Технологии будущего: транзиентная биосовместимая электроника, способная растворяться… внутри живого тела!

Исследователи из трех университетов — Северо-Западного и Иллинойсского, при поддержке Отдела перспективных изучений Министерства обороны Соединенных Штатов Америки (DARPA), разработали небольшие, и абсолютно биосовместимые устройства, которые способны без малейшего остатка растворится в окружающей их среде после завершения заранее установленного срока функционирования.

Транзиентные технологии являют собой абсолютно новый способ производства электронных устройств, которые наделёны удивительной способностью растворятся без остатка после завершения работы. Среди возможных видов применения подобных устройств, можно назвать всевозможные медицинские имплантаты, датчики контроля качества среды и даже ежедневную потребительскую технику (например, возможно будет растворить или закопать в земле старый телефон, без малейшего вреда для экологии!) и другое.

Разработчики экспериментировали как с традиционными видами материалов, применяемыми в интегральных схемах, иными словами с магнием и кремнием (заменив серебро), однако лишь в сверхтонкой форме, заключенной в протеин в виде шелка. Среди предлагаемых вариантов были следующие: межсоединения и магниевые электроды, окись магния как затвор, а диэлектрические промежуточные слои с ультратонкими плёнками из кремния (так называемые, наномембраны) в качестве полупроводников. Кремний способен растворятся в органических жидкостях, однако весьма медленно (данный процесс может подчас занимать и сотни, и даже тысячи лет, исходя от габаритов полупроводникового прибора). Основное преимущество кремниевых наномембран в том, что они довольно тонки для полного растворения в нескольких каплях жидкости в течение двух-трех дней или же недели, исходя от их толщины. С другой же стороны, толщины наномембран как раз достаточно для создания сверхкачественных полупроводниковых устройств, например транзисторов, тиристоров, диодов и других.

Однако отметим, что необходимое количество кремния или магния, применяемое для производства вживляемых в тело транзиентных устройств, намного меньше количества содержимого в таблетках с поливитаминами, и даже намного меньше нормального физиологического уровня.

Новую транзиентную электронику инкапсулируют в тончайший слой шёлка. Эти устройства не требуют послеоперационного хирургического вмешательства и извлечения при их использовании в качестве имплантатов. Примечательно, однако, потребительская электронная техника, созданная на основе этой технологии, может весьма успешно быть применена как своеобразное… удобрение для живых растений, а не выброшена просто на свалку после очередного обновления.

В данном случае, философия транзиентной технологии представляет собой совершенно противоположную традиционной электронике позицию, разрабатываемую с учётом требований наибольшей электронной и физической стабильности. Транзиентные электронные устройства обладают необходимыми рабочими характеристиками, однако при этом способны бесследно растворяться в окружающей их среде после определённого периода работы, в зависимости от их программирования — от нескольких часов до многих лет. Все детали данного исследования можно найти в последнем журнале Science.

Более привычное серебро было заменено на магний способный вступать в реакцию по тем же соображениям, что и выбор кремниевых наномембран, которые заменили толстые пластины, — растворимостью. Активность магния с химической точки зрения не особо приветствовалось в традиционной электронике, хотя как нельзя лучше бы подошла для нужд транзиентных технологий: магний способен растворятся быстро, образуя полезные (в разумных, конечно, количествах) соли.

Скорость растворимости нового устройства контролируется и специфической структурой шёлкового протеина, который играет роль некой подложки и основного инкапсулирующего материала. Такой материал как шёлк — широко применяется в медицине, он абсолютно органически безвреден, и очень легко разлагается в биологических средах. Ученые из Университета Тафтса нашли метод «настройки» его свойств, и теперь могут менять скорость его деградации в невероятно широких пределах.

В качестве тестовой демонстрации, было представлено термическое устройство, занимающееся мониторингом и предотвращением послеоперационных инфекций, испытанное на лабораторных крысах (аналогичный принцип предотвращения заражений был применен и при разработке так называемых «умных» швов). Помимо этого, та же технология была использована и при создании 64-Мегапиксельной цифровой камеры.

Материалы были предоставлены Иллинойским университетом.Источник :
My Equipment


 Источник:My Equipment сайт о гаджетах