Transistori pellavalangasta

Lankapohjaiset transistorit: hiilinanoputkilla päällystetyt langat kuljettavat sähkövirtaa lähde (S) ja nielu (D) johtimien välillä vasteena porttijohtimessa (G) havaitulle jännitteelle.

Ryhmä Tufts Universityn insinöörejä on kehittänyt pellavalangasta valmistetun transistorin. Sen avulla he voivat luoda elektronisia laitteita, jotka on valmistettu kokonaan ohuista langoista, jotka voidaan kutoa kankaaseen, käyttää iholla tai jopa (teoreettisesti) implantoida kirurgisesti diagnostista seurantaa varten.

Tutkimusjulkaisussa kirjoittajat kuvaavat ensimmäisiä lankapohjaisia transistoreita, jotka voidaan muokata yksinkertaisiksi, täysin lankapohjaisiksi logiikkapiireiksi ja integroiduiksi piireiksi.

Piirit korvaavat monien nykyisten joustavien laitteiden viimeisen jäljellä olevan jäykän komponentin ja kun ne yhdistetään lankapohjaisiin antureihin, ne mahdollistavat täysin joustavien, multipleksoitujen laitteiden luomisen.

Tutkijoiden mukaan, polymeereihin ja muihin joustavaan elektroniikkaan verrattuna, lankapohjaisella elektroniikalla on erinomainen joustavuus, materiaalien monimuotoisuus ja niitä voidaan valmistaa ilman puhdastiloja.

Lankapohjainen elektroniikka voi sisältää diagnoosilaitteita, jotka ovat erittäin ohuita, pehmeitä ja joustavia integroitumaan saumattomasti mitattaviin biologisiin kudoksiin.

Tuftsin insinöörit ovat aiemmin kehittäneet lankapohjaisia lämpötila-, glukoosi-, venymis- ja optisia antureita sekä mikrofluidisia lankoja, jotka voivat ottaa näytteitä ympäröivästä kudoksesta tai jakaa lääkkeitä siihen. Tässä tutkimuksessa kehitetyt lankapohjaiset transistorit mahdollistavat logiikkapiirien luomisen, jotka ohjaavat näiden komponenttien käyttäytymistä ja reaktiota.

Tutkijat loivat pienimuotoisen integroidun MUX-piirin ja liittivät sen lankapohjaiseen anturijärjestelmään, joka pystyy havaitsemaan natrium- ja ammoniumionit. Ne ovat tärkeitä biomarkkereita sydän- ja verisuoniterveydelle, maksalle ja munuaisten toiminnalle.

"Laboratoriokokeissa pystyimme osoittamaan, kuinka laitteemme pystyi seuraamaan muutoksia natrium- ja ammoniumpitoisuuksissa useissa paikoissa", kertoo Rachel Owyeung, Tuftsin yliopiston jatko-opiskelija ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja.

"Teoreettisesti voimme skaalata transistoreista integroidun piirin, johon voimme kiinnittää suuren joukon antureita, jotka seuraavat useita biomarkkereita, monissa eri paikoissa yhdellä laitteella." Kriittinen innovaatio tässä tutkimuksessa on elektrolyytillä infusoidun geelin käyttö materiaalina, joka ympäröi lankaa ja johon transistorin porttijohde on kytketty.

Elektrolyyttigeeli (tai ionogeeli) voidaan kerrostaa helposti lankaan ja toisin kuin klassisten transistorien kiinteä tai polymeerinen porttimateriaali, ionogeeli on joustava venytyksen tai taivutuksen alla.

"TBT: n kehittäminen oli tärkeä askel täysin joustavan elektroniikan valmistuksessa, ja nyt voimme kääntää huomiomme näiden laitteiden suunnittelun ja suorituskyvyn parantamiseen mahdollisia sovelluksia varten", toteaa Tuftsin sähkö- ja tietokonetekniikan professori Sameer Sonkusale.

Aiheesta aiemmin:

Läpinäkyvä joustava materiaali silkistä ja nanoputkista

Joustava tunnelointikanava