Rozpuszczalny robot w ciele

Urządzenia elektroniczne, które mogą się rozpuścić w wodzie, kiedy już nie są potrzebne, stworzyli naukowcy z USA. Gadżety są nieszkodliwe dla otoczenia, a czas całkowitego rozpuszczenia można dokładnie zaplanować. Informację o tym przynosi dzisiejsze wydanie magazynu „Science". Technologię opracował i zaprezentował zespół inżynierów z amerykańskiego Tufts University we współpracy z kolegami z University of Illinois i i Northwestern University.

– Określamy tego rodzaju technologię jako „przemijającą elektronikę" – powiedział prof. John Rogers z University of Illinois, jeden z autorów pracy w „Science". – Od pierwszych dni, kiedy istnieje przemysł elektroniczny, kluczowym celem projektowania było zbudowanie urządzeń, które trwają wiecznie. Ale jeśli myślimy o odmiennej możliwości – urządzeniach, które są zaprojektowane, aby fizycznie zniknąć w sposób kontrolowany i zaprogramowany – to nowa technologia otwiera praktycznie nieograniczone możliwości zastosowania.

Mikroskopijne kartki

Szczególnie obiecujące wykorzystanie nowej elektroniki to implanty medyczne. Będą mogły wykonywać zadania diagnostyczne do czasu, kiedy będą potrzebne, a następnie po prostu będą rozpuszczać się w płynach ustrojowych.

W przyszłości będą mogły być produkowane naprawdę ekologiczne monitory, które po zaplanowanym czasie będą znikać rozpuszczone w specjalnie przeznaczonych do tego celu zbiornikach. Elektroniczne komponenty będą mogły być utylizowane, nie pozostaną po nich żadne odpady. Ta nowa elektronika będzie w stanie całkowicie wyeliminować masy odpadów elektronicznych – urządzeń, które są często wymieniane, jak np. przenośne gadżety.

– Przemijająca elektronika oferuje solidne osiągi porównywalne z obecnie używanymi urządzeniami – wyjaśnia prof. Fiorenzo Omenetto z Tufts University. – Urządzenie rozpuści się w dowolnie wyznaczonym terminie: od minuty do roku, w zależności od potrzeby. Można sobie wyobrazić korzyści dla środowiska, kiedy nasze telefony komórkowe, zamiast zalegać latami na składowiskach, będą się po prostu rozpuszczały.

Urządzenia przyszłości oprócz tradycyjnych ultracienkich układów scalonych – na bazie krzemu i magnezu – wbudowane są w zupełnie nową formę z białek jedwabiu.

– Krzem może wydawać się nierozpuszczalny, ale ostatecznie rozpuszcza się w wodzie – wyjaśnia prof. Omenetto. – Wyzwaniem jest, aby elementy elektroniczne rozpuścić w ciągu minuty, a nie eonu – co najmniej 500 mln lat.

Ten problem rozwiązał zespół pod kierunkiem prof. Rogersa. Opracował ultracienkie elastyczne komponenty elektroniczne o grubości mierzonej w nanometrach (miliardowe części metra). Obwody te kształtem przypominające mikroskopijne kartki papieru – układy scalone – są tak małe, że są łatwo rozpuszczalne nawet w niewielkiej ilości wody.

Dla wojska

Elementy elektroniki otoczone są warstwami odpowiednio spreparowanymi białek jedwabiu. Uzyskane z kokonów jedwabników proteiny są rozpuszczane, a następnie krystalizowane. To jedne z najmocniejszych i najtrwalszych materiałów. Są także w pełni biodegradowalne. Dzięki tym właściwościom znalazły już zastosowanie w medycynie.

Prof. Omenetto i jego współpracownicy – eksperymentując z powłokami jedwabnych białek różnej grubości – był w stanie określić przedziały czasowe, jakie potrzebne są do ich rozpuszczenia.

Praktyczne zalety rozpuszczalnej elektroniki naukowcy zademonstrowali podczas testu urządzenia przeznaczonego do monitorowania i zapobiegania infekcjom pooperacyjnym. Wszczepione szczurom urządzenia działały dokładnie tak długo, jak zaplanowali badacze, po czym rozpuściły się w płynie ustrojowym zwierzęcia. Naukowcy zbudowali także 64-pikselową kamerę.