Міжнародна дослідницька група Північно-Західного університету Китаю створила електрохімічний транзистор, який проводить як звичайну електрику, так і іони. Він сумісний з кров’ю, водою та є стійким на відкритому повітрі. Розробка заснована на новому виді електронного полімеру та вертикальній, а не пласкій архітектурі. Сфера застосування новинки – електроніка, що носиться, біоелектроніка та медицина. Транзистор відрізняється високою продуктивністю, легкістю та гнучкістю.
Новий транзистор має здатність посилювати значущі сигнали, що робить його дуже корисним для біомедичного зондування. Він дозволить розробити пристрої, які зможуть виконувати обробку сигналів на місці – прямо у біотехнологічному середовищі. Потенційна сфера застосування включає моніторинг частоти серцевих скорочень, рівня натрію та калію у крові, а також відстеження рухів очей для вивчення порушень сну.
«Вся сучасна електроніка використовує транзистори, які швидко вмикають та вимикають струм», – сказав Тобін Дж. Маркс, співавтор дослідження. «Тут ми використовуємо хімію для покращення перемикання. Наш електрохімічний транзистор виводить продуктивність на новий рівень. У вас є всі властивості звичайного транзистора, але набагато вищий показник посилення, надстабільне циклічне перемикання характеристик, невеликі габарити, які можуть забезпечити інтеграцію з високою щільністю, простота та дешевизна виготовлення».
Вертикальний електрохімічний транзистор з урахуванням нового полімерного матеріалу. Розробка та синтез матеріалів, а також виготовлення та визначення характеристик транзисторів вимагали спільної роботи хіміків, матеріалознавців, біомедиків та інженерів усього світу.
Тобін Дж. Маркс, світовий лідер у галузі матеріалознавства та органічної електроніки, професор каталітичної хімії в Коледжі мистецтв та наук Вайнберга, очолював дослідницьку групу разом з Антоніо Факкетті, професором хімії у Вайнберзі. У розробці брали участь Вей Хуан, професор Китайського університету електронних наук і технологій, Джонатан Рівней, професор біомедичної інженерії у школі Маккорміка та 17 інших вчених.
«Цей захопливий новий тип транзистора дозволяє нам говорити [одночасно] мовою біологічних систем, які часто спілкуються за допомогою іонів, та електронних систем», — пояснює професор Рівней «Здатність транзисторів дуже ефективно працювати у ролі змішаних провідників робить їх привабливими для біоелектронної діагностики та терапії».
«Завдяки вертикальній архітектурі, наші електрохімічні транзистори можна розміщувати один над одним, — каже професор Факкетті. Таким чином, ми можемо створювати дуже щільні електрохімічні комплементарні ланцюги, що є неможливим для звичайних планарних електрохімічних транзисторів».
Для створення більш надійних і потужних електронних схем необхідні транзистори двох типів: транзистори p-типу, що несуть позитивний заряд, і транзистори n-типу, що несуть негативний заряд. Ланцюги, які складаються з них, називаються компліментарними. Проблема, з якою дослідники стикалися у минулому, полягала в тому, що транзистори n-типу складні у виготовленні та, як правило, нестабільні.
Це перша робота, що демонструє електрохімічні транзистори обох типів (p+n) зі схожими та дуже високими характеристиками, що призвело до створення ефективних електрохімічних комплементарних ланцюгів.
Дослідження “Vertical organic electrochemical transistors for complementary circuits” з докладним описом ефективного електрохімічного транзистора та супровідна стаття були нещодавно опубліковані в журналі Nature.
Джерело: SciTechDaily