Инженеры разработали транзисторы полностью состоящие из льняных нитей, покрытых углеродными нанотрубками, которые можно использовать для создания любых логических и интегральных микросхем и целых электронных устройств.
Область гибкой электроники быстро развивается, и в большинстве случаев эластичность достигается за счет придания металлам и полупроводникам волнистой структуры или благодаря использованию проводящих полимеров. Однако команда ученых из Университета Тафтса нашла альтернативное решение для избавления от жестких компонентов и создания полностью сгибаемых мультиплексированных устройств.
В ходе исследования инженеры создали простую небольшую интегральную схему, называемую мультиплексором, и подключили ее к матрице датчиков из нитей, способной обнаруживать ионы натрия и аммония – важные биомаркеры здоровья сердечно-сосудистой системы, функции печени и почек.
Для изготовления нового типа транзисторов ученые покрыли льняную нить углеродными нанотрубками, создающими полупроводниковую поверхность, через которую могут перемещаться электроны. К нити прикреплены два тонких золотых провода - «источник» электронов и «сток», куда они уходят. Третий провод, называемый затвором, прикреплен к материалу, окружающему нить, так что при небольших изменениях напряжения, увеличивается количество тока, протекающего между истоком и стоком - основной принцип транзистора.
Важным нововведением в этом исследовании является использование геля, наполненного электролитом, в качестве материала, окружающего нить и соединенного с проводом затвора. В этом случае гель состоит из наночастиц кремнезема, которые самостоятельно формируют сетчатую структуру. Электролитный гель можно легко нанести на нить путем ее погружения или быстрого намазывания. В отличие от твердотельных оксидов или полимеров, используемых в качестве материала затвора в классических транзисторах, ионогель является эластичным при растяжении или изгибе.
На изображении показана последовательность изготовления транзисторов.
Электронные устройства, созданные целиком из тонких нитей, можно будет вплетать в ткань, носить на коже или даже имплантировать хирургически для диагностического мониторинга.
Напомним, что в мае инженерам удалось создать первый в мире полностью оптический транзистор с частотой переключения несколько терагерц, который способен работать при комнатной температуре.
текст: Илья Бауэр, фото: Tufts University