Grafeeniantureita aivoihin ja mikropiireille

Graphene Flagship -tutkijat kehittävät anturin, joka tallentaa aivojen aktiivisuuden erittäin alhaisilla taajuuksilla ja voi johtaa uusiin epilepsian hoitoihin

Grafeenin ominaisuudet tekevät sen sopivaksi monenlaisten antureiden valmistukseen. Espanjalaisten Graphene Flagship -kumppanien kehittämä grafeenipohjainen implantti voi tunnistaa erittäin matalataajuista ja laaja-alaista sähköistä toimintaa aivoissa.

Uusi teknologia kykenee lukemaan aina 0,1 hertsin alapuolella olevaa informaatiota samalla kun siitä voi kehittää tietä tuleville aivotietokoneiden rajapinnoille.

Uusi tekniikka mahdollistaa siirtyä pois elektrodeista sillä se hyödyntää innovatiivista transistoripohjaista arkkitehtuuria, joka vahvistaa aivojen signaaleja in situ ennen niiden lähettämistä vastaanottoon.

Toisin kuin tavalliset passiivielektrodit, aktiivisien grafeenipohjaisien liuos-portti kenttävaikutustransistoreiden (gSGFET) matriisi tehostaa monipistemittausten toteuttamista.

Laaja tallennuskaistan leveys johtuu aktiivisen transistorin suorasta kenttävaikutuksesta, toisin kuin standardeilla passiivisilla elektrodeilla sekä grafeenin sähkökemiallisesta inerttisyydestä. Monipistemittaus lisää dramaattisesti seurantakohtien määrää aivoissa mikä voi johtaa uuden sukupolven aivotietokoneen rajapintojen kehittämiseen, toteavat tutkijat Graphene Flagshipin tiedotteessa.

Grafeenista on valmistettavissa monenlaisia herkkiä antureita mutta tämän saavuttamiseksi grafeeniin täytyy kuitenkin saada hyviä sähköisiä kontakteja, kun ne integroidaan perinteiseen elektroniikkapiiriin.

Ongelmana on että koteloimattomana grafeeni on herkkä kosteudelle, ympäröivän ilman vesimolekyyleille, jotka adsorboituvat sen pinnalle. H2O-molekyylit muuttavat grafeenin kontaktiresistanssia, mikä antaa väärän signaalin anturiin.

KTH:n Royal Institute of Technologyn tutkijat ovat kuitenkin havainneet, että kun grafeeni sitoutuu elektroniikkapiirien metalliin, kosteus ei häiritse kontaktiresistanssia.

”Tämä helpottaa anturien suunnittelijoiden elämää, koska heidän ei tarvitse murehtia kontakteihin vaikuttavasta kosteudesta, vaan vaikutuksesta itse grafeeniin”, kertoo Arne Quellmalz, KTH:n PhD-opiskelija ja tutkimuksen keskeinen tutkija.

Aiheesta aiemmin:

Grafeeni ja transistorit

Ultraherkkiä antureita