Невесомая словно шелк транзитная электроника распадается прямо в организме или в окружающей среде

Крошечные рассасывающиеся полупроводники могут использоваться в медицинских имплантах, экологических датчиках и потребительской электронике.

Маленькие полностью биосовместимые электронные устройства, способные распадаться без малейшего ущерба для среды после работы в течение точного количества времени, были созданы группой ученых во главе с биомедицинскими разработчиками из университета Тафтса в сотрудничестве с исследователями из Иллинойсского университета в Урбана-Шампейн.

Названный «транзитной электроникой» новый класс шелково-кремниевых устройств является многообещающим для создания нового поколения медицинских имплантов, которые не придется удалять хирургическим путем, а также экологических сенсоров и бытовой электронной техники, которые после завершения срока службы становятся компостом, а не хламом.

„Эти устройства — полная противоположность обычной электронике, интегральные схемы которой разработаны для долгосрочного физической и электронной стабильности“, сказал профессор Фиоренцо Оменетто. Результаты опубликованы в издании Science.

„Транзитная электроника предоставляет стабильную рабочую эффективность, сравнимую с современными устройствами, с той разницей, что в окружающей среде или прямо в организме она рассасывается за определенное время, от минут до нескольких лет, в зависимости от применения“, пояснил Оменетто. „Представьте себе экологическую выгоду, если сотовые телефоны, к примеру, будут распадаться, а не лежать десятилетиями на свалках“.

Футуристические устройства включают материалы обычных интегральных схем, кремний и магний, но в ультратонкой форме, которая инкапсулирована в шелковом белке.

„Хотя кремний кажется полностью герметичным, в итоге и он все-таки растворяется в воде“, заявил Оменетто. Проблема в том, чтобы заставить электронные компоненты распадаться за минуты, а не веками.

Исследователи во главе с еще одним соавтором работы Джоном Роджерсом являются пионерами в разработке ультратонких гибких электронных компонентов. Толщиной лишь несколько десятков нанометров эти крошечные микросхемы, от транзисторов до соединительных шлейфов, охотно распадаются в воде или жидкости организма, причем рассасываются безопасно для среды. Контроль материалов в указанных масштабах позволяет точно настроить время распада устройств.

Далее процесс управляется шелковым белком, в который инкапсулирована электроника. Извлеченный из коконов тутового шелкопряда, шелковый белок — один из наиболее прочных известных материалов. Он полностью биоразлагаем и биосовместим и уже применяется в медицине. Оменетто с коллегами обнаружили, как приспособить свойства шелка с тем, чтобы он разлагался с разными временными интервалами.

Исследователи успешно продемонстрировали новую платформу, протестировав тепловое устройство, разработанное для контроля и предотвращения послеоперационной инфекции (на модели крысы), а также разработали 64-пиксельную цифровую камеру.

В будущем ученые намерены создать более сложные устройства, которые будут реагировать на изменения окружающей среды, такие как химия, свет или давление.

28.09.2012