Veteen liukenevia muistipiirejä

Korean tiede- ja teknologiainstituutti (KIST) on ilmoittanut, että tohtorien Sangho Chon ja Yongho Joon johtama tutkimusryhmä on kehittänyt polymeerimateriaalin, joka tarjoaa tehokkaan tiedontallennuksen ja hajoaa täysin muutamassa päivässä veteen upotettuna.

Materiaali on bioyhteensopiva ja riittävän stabiili ihmiskehoon istutettavaksi, ja hajoamisen alkamista voidaan kontrolloida säätämällä suojakerroksen paksuutta ja koostumusta. Kun tämä suojakerros liukenee, materiaali hajoaa luonnollisesti vedessä noin kolmen päivän kuluessa jäämiä jättämättä.

Vaikka veteen liukenevia elektronisia laitteita on aiemmin kehitetty, niillä on tyypillisesti ollut heikkoja datan tallennusominaisuuksia, rajoitettu suorituskyky puettavissa ja heikkous sietää mekaanisia muodonmuutoksia.

Näiden haasteiden ratkaisemiseksi KIST-tutkimusryhmä suunnitteli uuden molekyylirakenteen, joka yhdistää TEMPOn – sähköisen informaation tallentamiseen kykenevän toiminnallisen orgaanisen molekyylin – polykaprolaktoniin (PCL), biohajoavaan polymeeriin. Tämä uudenlainen rakenne mahdollistaa sekä sähköisen signaalin tallennuksen että luonnollisen hajoamisen yhden molekyylijärjestelmän sisällä.

Tästä materiaalista valmistettu muistilaite osoitti erinomaista signaalin erottelukykyä ja erotti onnistuneesti ON- ja OFF-tilat yli miljoonan syklin aikana. Se säilytti myös tallennetut tiedot luotettavasti yli 10 000 sekuntia. Lisäksi se ei heikentynyt yli 250 kirjoitus- ja poistosyklin tai yli 3 000 taivutuskerran jälkeen.

"Tämä saavutus on teknologisesti merkittävä, sillä se on ensimmäinen esimerkki fyysisen itsetuhon integroinnista tehokkaaseen orgaaniseen muistilaitteeseen", sanoi tohtori Sangho Cho. "Tulevaisuudessa pyrimme kehittämään tätä 'älykkääksi transienttielektroniseksi laitteeksi' sisällyttämällä siihen itsekorjaus- ja valoherkkyysominaisuudet, mikä nopeuttaa seuraavan sukupolven bioelektroniikan ja ympäristöystävällisten laitteiden kaupallistamista."

Case Western Reserve Universityn tutkijat ovat puolestaan kehittäneet ympäristöystävällisemmän muovin, jota voidaan käyttää puettavassa elektroniikassa, antureissa ja muissa sähköisissä sovelluksissa.

Materiaali, ferroelektrinen polymeeri, on valmistettu ilman fluoria, jota pidetään "ikuisena" kemikaalina, joka vahingoittaa ympäristöä, koska siitä valmistetut yhdisteet eivät hajoa nopeasti tai eivät ollenkaan.

”Myös se, miten tämä materiaali tuottaa sähköiset ominaisuutensa, on perustavanlaatuisesti uusi”, sanoo tutkimuksen vetäjä Lei Zhu. ”Toisin kuin nykyiset ferrosähköiset materiaalit, sen ei tarvitse kiteytyä lukitakseen polaarisuuden, joka antaa sille sähköiset ominaisuudet.”

Tutkimusryhmän luoma uusi materiaali on sekä joustava että sillä on viritettäviä elektronisia ominaisuuksia, mikä tarkoittaa, että niitä voidaan kytkeä päälle ja pois.

Niillä on laaja käyttöalue infrapunailmaisimissa ja puettavan elektroniikan antureissa, joissa materiaalien on oltava pehmeitä, taipuisia ja elastisia ollakseen yhteensopivia ihmiskehon kanssa. Perinteiset keraamiset ferroelektriset materiaalit ovat jäykkiä ja hauraita.

Aiheesta aiemmin:

Ympäristöystävällisiä e-tektstiilejä

Maailman pienin sydämentahdistin

Biohajoavia näyttöjä ja älykkäitä piilolinssejä