 |
| Ταινία παρυλενίου που περιέχει πλήθος φωτογραφικών συσκευών, έχει απελευθερωθεί από υπόστρωμα πυριτίου. |
Ένας νέος τρόπος για την κατασκευή εξαιρετικά λεπτών, ευέλικτων και διαφανών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων παρουσιάστηκε από ερευνητές στην Ελβετία. Η τεχνική αυτή κατασκευάζει ηλεκτρονικές συσκευές επιπέδου micron σε ένα συμβατικό wafer πυριτίου, το οποίο αργότερα αποσπάται με εμβάπτιση σε νερό...
Οι "συσκευές" μπορούν κατόπιν να τοποθετηθούν πάνω σε ποικιλία βιολογικών ιστών, συμπεριλαμβανομένων του ανθρώπινου δέρματος και ακόμη σε μια μόνο τρίχα. Η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να κάνει «έξυπνους» φακούς επαφής για την παρακολούθηση της πίεσης σε ένα βολβό του ματιού ή για τη δημιουργία εύκαμπτων ηλιακών κυψελών.
Μια σημαντική πρόκληση για όσους θέλουν να ενσωματώσουν ηλεκτρονικά σε βιολογικά συστήματα είναι για να κάνουν τις συσκευές να είναι συμβατές με το μαλακό και εύκαμπτο ζωντανό ιστό. Το πυρίτιο - το υλικό της επιλογής σε συμβατικά ηλεκτρονικά - είναι, δυστυχώς, σκληρό και εύθραυστο, το οποίο το καθιστά ακατάλληλο για πολλές βιολογικές εφαρμογές. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές έχουν ασχοληθεί για την ανάπτυξη συσκευών, που βασίζονται σε πιο εύπλαστο υλικό.
Κόλλα ξυλουργού
Η νέα τεχνική έχει αναπτυχθεί από τον Giovanni Salvatore και τους συνεργάτες του στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο της Ζυρίχης (ETHZ), οι οποίοι έχουν δημιουργήσει διαφανείς συσκευές που βασίζονται σε εξαιρετικά λεπτά και εύκαμπτα τρανζίστορ. Η διαδικασία κατασκευής ξεκινά με μια συμβατική γκοφρέτα πυριτίου που είναι 2 ίντσες (51 mm) σε διάμετρο. Είναι επικαλυμμένα με δύο λεπτές στρώσεις από δύο διαφορετικές υδατοδιαλυτές κόλλες, μια από τις οποίες είναι το οξικό πολυβινύλιο - το κύριο συστατικό της λευκής κόλλας, που χρησιμοποιείται από τους μαθητές και τους ξυλουργούς. Κατόπιν εναποτίθεται ένα στρώμα παρυλενίου μόλις 1 μm πάχους επάνω στο άνω στρώμα της κόλλας.
Τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα εν συνεχεία κατασκευάζονται στην επιφάνειά του με εναπόθεση ημιαγωγών παρυλενίου, διηλεκτρικά και αγώγιμα υλικά σε κατάλληλα σχήματα. Τα προκύπτοντα κυκλώματα είναι τόσο λεπτά ώστε να είναι κάτω από 200 nm πάνω από την επιφάνεια του ίδιου του παρυλενίου. Αν και οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μεταλλικούς αγωγούς σε ορισμένα κυκλώματα, αυτά δεν ήταν απολύτως διαφανή. Έτσι, για να είναι πλήρως διαφανή τα τρανζίστορ, η ομάδα στράφηκε προς το οξείδιο κασσίτερου ινδίου, που είναι και οπτικά διαφανές και είναι ηλεκτρικός αγωγός.
Μόλις κατασκευάζονται οι συσκευές, η γκοφρέτα απλά βυθίζεται σε νερό. Μετά από περίπου μισή ώρα, η κόλλα έχει διαλυθεί και η ταινία επιπλέει στην επιφάνεια, όπου μπορεί να ανακτηθεί και να κοπεί σε επιμέρους συστατικά.
Διαφορικός ενισχυτής
Μια συσκευή που κατασκευάζεται από την ομάδα είναι ένας διαφορικός ενισχυτής με ηλεκτρόδια εισόδου και εξόδου, καθώς και μια επιλογή για να συνδέεται παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Προέκυψε μόνο μια μικρή μείωση της απόδοσης σ'αυτή τη διάταξη. Σε μια άλλη μελέτη, μια συσκευή η οποία περιλαμβάνει ένα τρανζίστορ λεπτής μεμβράνης (TFT) περιτυλίχθηκε γύρω από μια ανθρώπινη τρίχα, κάμπτοντας την TFT σε μια ακτίνα καμπυλότητας μόλις 50 μm. Παρά την πίεση στο TFT, ήταν σε θέση να λειτουργήσει κανονικά.
 |
| Τρανζίστορ λεπτής μεμβράνης που λειτουργούν κανονικά, ακόμα και όταν τυλίγονται γύρω από ανθρώπινες τρίχες. |
Η ομάδα ενσωμάτωσε επίσης ένα μετρητή τάσεως σε μία από τις συσκευές της, η οποία μεταφέρεται στην επιφάνεια ενός φακού επαφής. Σύμφωνα με τον Salvatore, μία τέτοια συσκευή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παροχή πληροφοριών σε πραγματικό χρόνο σχετικά με την πίεση του ενός βολβού. Ο ίδιος και οι συνάδελφοί του υποστηρίζουν ότι ένα τέτοιο σύστημα θα μπορούσε να προσφέρει σημαντικές βελτιώσεις στη διάγνωση του γλαυκώματος.
Οι ερευνητές έδειξαν επίσης ότι τα εύκαμπτα ηλεκτρονικά θα μπορούσαν να κολλήσουν σε μια σειρά από διαφορετικές επιφάνειες, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπινου δέρματος, στο φύλλο ενός φυτού και σε ένα αριθμό διαφορετικών καθημερινών υλικών, συμπεριλαμβανομένων των υφασμάτων και του καουτσούκ.
Εσωτερικά τροφοδοτικά
Μέχρι στιγμής, όλες οι συσκευές τροφοδοτούνται εξωτερικά. Αλλά για να είναι πρακτικές στη χρήση, οι συσκευές χρειάζονται εσωτερικά τροφοδοτικά. Ο Salvatore είπε στο physicsworld.com ότι η ομάδα ETHZ τώρα εργάζεται για πολλά διαφορετικά συστήματα για την παροχή ενέργειας για τις συσκευές. Μια επιλογή δανείζεται από τις παθητικές ετικέτες RFID, οι οποίες χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση εμπορευμάτων και ακόμη και ανθρώπων. Στην περίπτωση μιας διάταξης φακών επαφής, ένα σήμα ραδιοσυχνότητας (RF) αποστέλλεται στη συσκευή και λαμβάνεται από μια ενσωματωμένη κεραία. Αυτό δίνει στον αισθητήρα αρκετή ενέργεια για να διαβάσει το μετρητή στέλεχος και στη συνέχεια μεταδίδεται το αποτέλεσμα ως ένα σήμα RF. Η ομάδα εξετάζει επίσης πως μπορεί να χρησιμοποιηθεί η ηλιακή ενέργεια για τροφοδοσία των συσκευών.
Πηγή, Physicsworld.com
Απόδοση, Δημήτρης Γιάκας
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου