Un team di ricercatori di Stanford ha trascorso quasi due decenni a cercare di sviluppare circuiti integrati simili alla pelle che possono essere allungati, piegati, piegati e attorcigliati, funzionando tutto il tempo, e quindi ripristinati senza fallo, ogni volta. Tali circuiti fanno presagire un giorno di prodotti indossabili e impiantabili, ma un ostacolo è sempre stato di ostacolo.
La squadra pensa di avere una soluzione. In un nuovo studio, il gruppo descrive come hanno stampato circuiti integrati elastici ma durevoli su materiali gommosi simili alla pelle, utilizzando la stessa attrezzatura progettata per realizzare chip di silicio solido, un risultato che potrebbe facilitare la transizione alla commercializzazione cambiando fonderie che oggi realizzano circuiti rigidi per produrre quelli estensibili.
Il processo ha permesso ai ricercatori di spremere più di 40,000 transistor in un singolo centimetro quadrato di circuiti estensibili, ma il team pensa che il doppio di quel numero sia a portata di mano. Anche se questo sarebbe ancora molto diverso dai miliardi di transistor che possono essere schiacciati nella stessa area su chip di silicio, sarebbe sufficiente creare circuiti semplici per sensori sulla pelle, reti su scala corporea e bioelettronica impiantabile con applicazioni ancora da essere immaginato.
“Il nostro metodo migliora l'elasticitàTransistor densità di oltre 100 volte quella raggiunta finora da chiunque altro. E lo fa con un'eccellente uniformità nei transistor senza sacrificare nulla nelle prestazioni elettroniche o meccaniche", ha affermato il ricercatore.
Vecchio processo, nuova chimica
Uno dei principali vantaggi del processo Stanford è che può essere eseguito con la stessa attrezzatura utilizzata oggi per produrre i chip di silicio. Il processo, noto come fotolitografia, utilizza la luce ultravioletta (UV) per trasferire un intricato motivo geometrico elettricamente attivo, un circuito—su un substrato solido, strato per strato. È un processo complesso e in più fasi di rivestimento, esposizione con luce, incisione chimica e risciacquo che lascia il circuito importantissimo.
Questo metodo ha funzionato per decenni nel Semiconduttore l'industria ma, ad oggi, le sostanze chimiche utilizzate per dissolvere e lavare via i materiali resistenti alla luce lavano via anche i polimeri simili alla pelle che sono alla base dei circuiti estensibili. Sviluppando nuove fotochimiche che funzionano su questi materiali elastici, il team di Bao sta insegnando alle apparecchiature di produzione collaudate a fare nuovi trucchi. In effetti, il processo di Stanford elimina persino alcuni passaggi necessari nella produzione del silicio. Tutto si aggiunge a un risultato notevole.
Denso e durevole
Il team ha utilizzato il nuovo processo per produrre circuiti flessibili più o meno uguali elettrico prestazioni come i transistor utilizzati per gli attuali display dei computer, utili per applicazioni pratiche, quindi hanno testato i loro materiali per durata e prestazioni. Allungando i circuiti per raddoppiare le loro dimensioni originali, sia parallele che perpendicolari alla direzione del circuito, i materiali appena stampati non hanno mostrato crepe, delaminazione o, soprattutto, declino della funzione. Elettricamente, i transistor sono rimasti stabili, anche dopo 1,000 allungamenti ripetuti.
