Pystysuuntainen sähkökemiallinen transistori

Poikkitieteellinen Northwestern Universityn tutkimusryhmä on kehittänyt vallankumouksellisen transistorin, jonka odotetaan olevan ihanteellinen kevyeen, joustavaan ja suorituskykyiseen bioelektroniikkaan.

Uudenlainen sähkökemiallinen transistori on yhteensopiva veren ja veden kanssa ja voi vahvistaa tärkeitä signaaleja, mikä tekee siitä erityisen hyödyllisen biolääketieteellisessä mittauksessa. Tällainen transistori voisi mahdollistaa puettavat laitteet paikan päällä tapahtuvaa signaalinkäsittelyä varten, aivan biologian ja laitteen rajapinnassa. Mahdollisia sovelluksia ovat sydämen sykkeen ja veren natrium- ja kaliumpitoisuuksien mittaaminen sekä silmän liike unihäiriöiden tutkimiseen.

Pystysuora sähkökemiallinen transistori perustuu uudenlaiseen elektroniseen polymeeriin ja pystysuoraan eikä tasomaiseen arkkitehtuuriin. Se johtaa sekä sähköä että ioneja ja on vakaa ilmassa.

"Tämä jännittävä uudentyyppinen transistori antaa meille mahdollisuuden puhua sekä biologisten järjestelmien kieltä, jotka usein kommunikoivat ionisignaloinnin kautta, että elektronisten järjestelmien kieltä, jotka kommunikoivat elektronien kanssa", Jonathan Rivnay sanoo. "Transistorien kyky toimia erittäin tehokkaasti "sekajohtimina" tekee niistä houkuttelevia bioelektronisessa diagnostiikassa ja hoidoissa."

"Pystysuuntaisen arkkitehtuurin ansiosta sähkökemialliset transistorimme voidaan pinota päällekkäin", Antonio Facchetti tarkentaa. "Täten voimme tehdä erittäin tiheitä sähkökemiallisia komplementaarisia piirejä, mikä on mahdotonta tavanomaisille tasomaisille sähkökemiallisille transistoreille."

Luotettavampien ja tehokkaampien elektronisten piirien valmistamiseksi tarvitaan kahden tyyppisiä transistoreita: p-tyypin transistoreja, jotka kuljettavat positiivisia varauksia, ja n-tyypin transistoreja, jotka kuljettavat negatiivisia varauksia. Haaste, jonka tutkijat ovat kohdanneet aiemmin, on se, että n-tyypin transistoreja on vaikea rakentaa ja ne ovat tyypillisesti epävakaita.

Kyseessä on siten ensimmäinen työ, jossa esitellään sähkökemiallisia transistoreita, joilla on samanlainen ja erittäin korkea suorituskyky molemmille eli p- ja n-tyypin sähkökemiallisille transistoreille. Tämä mahdollistaa tehokkaiden sähkökemiallisten komplementaaripiirien valmistamisen.

Aiheesta aiemmin:

Ionisia transistoreita bioelektroniikalle