Исследователи из Иллинойского университета (University of Illinois) совместно с коллегами из университета Тафтса (Tufts University) и Северо-западного университета (Northwestern University) продемонстрировали инновационную технологию производства биоразлагаемой интегральной микросхемы.
Руководитель исследования Джон Роджерс (John Rogers) и его коллеги уже много лет экспериментируют с различными органическими и неорганическими соединениями, пригодными для создания биорастворимой электроники. И вот, наконец, они представили результаты своей работы в журнале Science.
Новая микросхема располагается на подложке из пористого кремния с магниевыми проводниками. Магний обычно не применяют в традиционной электронике из-за его высокой химической активности, но именно это свойство и определило место металла в этом решении. Магний растворяется быстро с образованием безвредных солей.
Микросхема заключена в слой оксида магния, который, в свою очередь, покрыт слоем шёлка. Шёлк в последнее время широко используется в медицине. Он биологически безвреден и легко разлагается в биосредах. Специалисты университета Тафтса работают с ним далеко не первый год.
Время работы нового устройства напрямую зависит от структуры шёлка и толщины всей герметизирующей оболочки. Шёлк и оксид магния сразу начинают разлагаться при попадании в воду или биологическую жидкость. Этот процесс протекает с прогнозируемой скоростью. По его завершении начинается естественная утилизация организмом самой микросхемы.
Используя новую технологию, команда исследователей уже построила растворимые транзисторы, диоды, датчики температуры и напряжения, фотоэлементы, солнечные батареи и даже простую цифровую камеру из 64 пикселей!
По заверениям учёных, все материалы устройства являются биосовместимыми и исключают отторжение живыми тканями в случае имплантирования. Последнее было успешно продемонстрировано в эксперименте на крысах.
Инженеры изготовили имплантат, представляющий собой температурный датчик для мониторинга послеоперационных заражений и воспалений. Устройство вживили под кожу грызуна. Имплантат не вызывал отторжения у животного и успешно следил за состоянием маленького пациента. Стоит ли упоминать, что по окончании срока эксплуатации устройство растворилось без остатка?
По словам учёных, новая технология позволяет создать любой тип электронной системы со сроком действия от нескольких минут до нескольких лет. Использовать биорастворимую электронику можно не только в медицинских целях, но и для создания экологических сенсоров и даже бытовой техники. Что может быть более привлекательным для экологов, чем возможность просто закопать вышедший из строя мобильный телефон?
"Мы назвали своё изобретение — "временная электроника" (transient electronics), — рассказывает Джон Роджерс. – С самого зарождения электронной промышленности инженеры стремились к максимальной долговечности своих творений.
Мы взглянули на это с абсолютно противоположной стороны и предложили устройства, которые способны исчезнуть через определённое время, не нанеся при этом никакого вреда ни живому организму, ни окружающей среде. Такой подход значительно расширит область применения электроники в целом".
Единственной загвоздкой на настоящий момент остаётся отсутствие биоразлагаемых источников питания. Но исследователи обещают в скором времени решить и эту проблему.
