Вертикальний електрохімічний транзистор просуває вперед електроніку

Трансдисциплінарна дослідницька група Північно-Західного університету розробила революційний транзистор, який, як очікується, ідеально підійде для легкої, гнучкої та високопродуктивної біоелектроніки.

Електрохімічний транзистор сумісний з кров’ю і водою і може посилювати важливі сигнали, що робить його особливо корисним для біомедичного зондування. Такий транзистор може дати змогу створити носяться пристрої для обробки сигналів на місці, прямо на стику біології та елекроніки. Потенційні додатки включають вимірювання серцебиття і рівня натрію і калію в крові, а також руху очей для вивчення порушень сну.

“У всій сучасній електроніці використовуються транзистори, які швидко вмикають і вимикають струм”, – сказав Тобін Дж. Маркс, співавтор дослідження. “Тут ми використовуємо хімію, щоб поліпшити процес перемикання. Наш електрохімічний транзистор піднімає продуктивність на абсолютно новий рівень. У вас є всі властивості звичайного транзистора, але набагато вища провідність (міра посилення, яке він може забезпечити), ультрастабільне циклічне перемикання властивостей, мала площа, що дає змогу інтегрувати транзистор із високою щільністю, та просте й недороге виготовлення”.

Маркс є світовим лідером у галузі матеріалознавства та органічної електроніки. Він є професором каталітичної хімії імені Володимира М. Іпатьєва в Коледжі мистецтв і наук імені Вайнберга і професором матеріалознавства та інженерії і хімічної та біологічної інженерії в Школі інженерів Маккорміка.

Вертикальний електрохімічний транзистор заснований на новому виді електронного полімеру і вертикальній, а не планарній архітектурі. Він проводить як електрику, так і іони і стабільний на повітрі. Розробка і синтез нових матеріалів, виготовлення і визначення характеристик транзистора вимагали спільної роботи хіміків, матеріалознавців і біомедичних інженерів.

Маркс очолював дослідницьку групу разом з Антоніо Факкетті, професором хімії Вайнберга; Вей Хуангом, нині професором Університету електронної науки і техніки Китаю; і Джонатаном Рівнеєм, професором біомедичної інженерії в Школі Маккормік.

“Цей захоплюючий новий тип транзисторів дає нам змогу говорити мовою як біологічних систем, які часто спілкуються за допомогою іонних сигналів, так і електронних систем, які спілкуються за допомогою електронів”, – сказав Рівней. Здатність транзисторів дуже ефективно працювати як “змішаних провідників” робить їх привабливими для біоелектронної діагностики та терапії”.

Дослідження, в якому детально описується ефективний електрохімічний транзистор, і супутня стаття News & Views були опубліковані цього тижня в журналі Nature.

“Завдяки вертикальній архітектурі, наші електрохімічні транзистори можна укладати один на інший”, – сказав Факкетті. “Таким чином, ми можемо створювати дуже щільні електрохімічні комплементарні схеми, що неможливо для звичайних планарних електрохімічних транзисторів”.

Для створення надійніших і потужніших електронних схем необхідні транзистори двох типів: транзистори p-типу, що несуть позитивний заряд, і транзистори n-типу, що несуть негативний заряд. Ці типи схем називаються комплементарними схемами. Проблема, з якою стикалися дослідники в минулому, полягає в тому, що транзистори n-типу важко виготовити і вони, як правило, нестабільні.

Це перша робота, в якій продемонстровано електрохімічні транзистори з аналогічною і дуже високою продуктивністю для обох типів (p+n) електрохімічних транзисторів. Це призвело до створення дуже ефективних електрохімічних комплементарних схем.

Коллектив сайта

(Пока оценок нет)

Loading...