Revolutionaire draadgebaseerde transistors maken de weg vrij voor flexibele elektronica

Tufts Universiteit, Medford, Massachusetts

Er is een transistor gemaakt van linnen draad, waardoor elektronische apparaten kunnen worden gemaakt die volledig uit dunne draden zijn gemaakt en die in stof kunnen worden geweven, op de huid kunnen worden gedragen of operatief kunnen worden geïmplanteerd voor diagnostische monitoring. De flexibele elektronische apparaten kunnen een reeks toepassingen mogelijk maken die zich aanpassen aan verschillende vormen en vrije beweging mogelijk maken zonder de functionaliteit in gevaar te brengen.

In op draad gebaseerde transistors transporteren met koolstofnanobuisjes gecoate draden elektrische stroom tussen source- (S) en drain-draden (D) als reactie op de spanning die wordt waargenomen bij de gate-draad (G). (Tufts Universiteit)

Van de op threads gebaseerde transistors (TBT's) kunnen volledig op threads gebaseerde logische schakelingen en geïntegreerde schakelingen worden gemaakt. De circuits vervangen het laatst overgebleven stijve onderdeel van veel huidige flexibele apparaten en maken, in combinatie met op draad gebaseerde sensoren, de creatie van volledig flexibele, gemultiplexte apparaten mogelijk.

De meeste flexibele elektronica vormen metalen en halfgeleiders tot buigbare structuren of gebruiken intrinsiek flexibele materialen zoals geleidende polymeren. Vergeleken met elektronica op basis van polymeren en andere flexibele materialen, heeft op draad gebaseerde elektronica een grotere flexibiliteit, materiaaldiversiteit en de mogelijkheid om te worden vervaardigd zonder de noodzaak van cleanrooms. De op draad gebaseerde elektronica kan diagnostische apparaten bevatten die extreem dun, zacht en flexibel genoeg zijn om naadloos te integreren met de biologische weefsels die ze meten.

Bij het maken van een TBT wordt een linnen draad bedekt met koolstofnanobuisjes, waardoor een halfgeleideroppervlak ontstaat waar elektronen doorheen kunnen reizen. Aan de draad zijn twee dunne gouden draden bevestigd:een ‘bron’ van elektronen en een ‘afvoer’ waar de elektronen naar buiten stromen (in sommige configuraties kunnen de elektronen in de andere richting stromen). Een derde draad, de poort genoemd, is bevestigd aan materiaal dat de draad omringt, zodat kleine spanningsveranderingen door de poortdraad een grote stroom door de draad tussen de bron en de afvoer mogelijk maken - het basisprincipe van een transistor.

Een met elektrolyt doordrenkte gel wordt gebruikt als materiaal dat de draad omringt en verbonden is met de poortdraad. De gel bestaat uit silica-nanodeeltjes die zichzelf assembleren tot een netwerkstructuur. De elektrolytgel (of ionogel) kan op de draad worden afgezet door middel van dompelcoaten of snel afnemen. In tegenstelling tot de vastestofoxiden of polymeren die als poortmateriaal in klassieke transistors worden gebruikt, is de ionogel veerkrachtig onder uitrekken of buigen.

Neem voor meer informatie contact op met Mike Silver op Dit e-mailadres wordt beschermd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien.; 617-627-0545.