Нова „пролазна електроника“ се раствара у присуству воде, отварајући нови спектар могућих примена. Слика преко Института Бецкман, Универзитета Илиноис и Универзитета Туфтс
За већину нас је идеалан електронски уређај издржљив и дуготрајан. Интердисциплинарни тим истраживача, међутим, развио је нову класу кола која нас присиљавају да преиспитамо наш концепт о томе шта електроника може у свету.
Њихов проналазак - ултра танки, бистри круг на бази силицијума који функционише у тачном временском периоду, у распону од минута до године, а затим се потпуно раствара у води - могао би довести до рутинске имплантације ситне електронике у тело или у околину без икаквог треба их екстраховати након употребе. Истраживачки тим са Универзитета Туфтс, Универзитета Северозападњак и Универзитета у Илиноису, открио је свој напредак у раду објављеном данас у Сциенце . Они то називају почетним уласком у ново поље које се назива „пролазна електроника“.
„Ова електроника је ту када вам требају, а након што послуже своме циљу они нестају“, рекао је Ионгганг Хуанг, који је предводио део северозападног тима, који се фокусирао на теорију, дизајн и моделирање. „Ово је потпуно нови концепт.“
Струјни кругови унутар конвенционалне електронике направљени су од силикона, материјала који се природно раствара у води током времена, али брзином која значи да би типично коло требало да прође стотине година. Листови силицијума који чине ову нову пролазну електронику имају само неколико нанометара, тако да се током неколико минута могу растворити када дођу у контакт са малом волуменом воде или течности. Погледајте како се круг раствара (готово као трака за освежавање даха) када се попрска водом, 15 секунди у овом видеу:
До сада су штампањем кола помоћу растворљивих проводника (попут магнезијума или магнезијум-оксида) на ултратанким силицијумским листовима истраживачи створили функционалне транзисторе, диоде, бежичне струјне намотаје, сензоре температуре и деформације, фотодетекторе, соларне ћелије, радио осцилаторе, антене и чак и једноставни дигитални фотоапарати од 64 пиксела који се потпуно растварају.
Истраживачки тим замисли низ различитих примена за њихов проналазак. Тренутно хирурзи оклијевају да имплантирају медицинске уређаје за праћење (рецимо да провјере да ли постоји инфекција након операције) због потешкоћа у њиховом вађењу. Али имплантат направљен од пролазне електронике која је вршила дијагностичку или надзорну функцију током одређеног временског периода, а затим се безбедно растварала у телу, могла би постати рутински начин да лекар надгледа напредак пацијента након операције. Остали пролазни уређаји могу надгледати температуру или мишићну активност или испоручити лек интерно.
Код пацова, тим је успешно демонстрирао имплантат који је пратио бактеријску инфекцију на месту хируршког инцизирања и могао га је искоријенити гријањем ако је потребно. Три недеље након имплантације на кожи пацова остали су само трагови круга.
Истраживачи су уградили привремену плочу у кожу пацова како би тестирали одрживост употребе таквих технологија као што су уређаји за праћење постхируршке операције код људи. Слика преко Института Бецкман, Универзитета Илиноис и Универзитета Туфтс
Поред тога, привремени кругови могу да се користе у ситуацијама за надгледање животне средине, као што је коришћење бежичних сензора који се примењују након изливања уља да би се пратила стања тла пре него што се растопи након одређеног временског периода. Монитори би се такође могли поставити на зграде или саобраћајнице како би се детектовало постепено структурно деформирање. Привремени склопови могу чак упасти у потрошачку електронику - унутрашња кола телефона могу бити дизајнирана тако да се растварају у присуству одређене течности - за борбу против све веће количине електронског отпада који настаје док често надограђујемо телефоне или друге уређаје.
Пошто је силицијум природно богат у околини, а проводни материјал, магнезијум, је биокомпатибилан - и природно се јавља у телу - истраживачи верују да кругови неће наштетити нашем здрављу или животној средини када се растварају. Наравно, остаје да се види да ли је то случај, а даља испитивања су неопходна пре примене проналаска.
Прелазни склопови могу се користити у апликацијама за надгледање животне средине, елиминишући потребу за чишћењем након тога. Слика преко Института Бецкман, Универзитета Илиноис и Универзитета Туфтс
Свака од ових различитих апликација захтевала би различите стопе распадања. „Медицински имплантат који је осмишљен да се бави потенцијалним инфекцијама изрезаним на месту хируршког захвата потребан је само неколико недеља. Али за потрошачки електронички уређај, желели бисте да се држи око годину или две ", рекао је Јохн Рогерс, који је предводио групу са Универзитета у Иллиноису која је радила на експериментисању и измишљотини.
Да би контролисали колико дуго круг стоји око њега, истраживачи га покривају заштитним свиленим капутима различитих дебљина. Што је дебљина свиле дужа је да се раствара, а тек онда се силицијум почиње распадати. Док свила не нестане, склопови могу функционисати док су потпуно потопљени у води или физиолошкој течности пуферираној фосфатима, хемијски је слична течности у људском телу.
Истраживачка група тренутно усавршава своје дизајне и спроводи још тестова на животињама, као и сарађује са произвођачем полуводича како би тестирала потенцијал за индустријску производњу. Чињеница да се ова технологија ослања на штампање кола на површини силицијума - као и велика већина постојеће електронике - значи да би мале измене у процесу производње могле да доведу до функционалних пролазних кола.
„То је нови концепт, тако да постоји пуно могућности, од којих многе вероватно још нисмо идентификовали“, рекао је Рогерс. „Веома смо узбуђени. Ови налази отварају потпуно нова подручја примене. "
