Vees lahustuva elektroonikaga nutitelefone või tahvelarvuteid valmista ei ole mõtet, ent näiteks keskkonnasensorite ning bioühilduvate implantaatide valmistamiseks sobib see igati. Lahustuvate elektroonikaskeemide välja töötamine läs korda Ameerika Illinoisi Ülikooli teadlastel.
„Tavaliselt on bioseadme tööperiood ühekordne, väldates näiteks haava paranemise või katkise luu kokku kasvamise aja. Sageli esinevad sellistel puhkudel aga immuunreaktsioonid. Üks viis pikaajaliste ühildumisprobleemide vältimiseks on neid lihtsalt eirata ja valmistada seade, mis pärast tööülesande täitmist lahustub ning kaob organismist täielikult,“ kommenteeris teadusajakirjas Nature ilmunud artikli kaasautor ja Illinoisi Ülikooli professor John Rogers, kes nimetab tehnoloogiat „viivelektroonikaks“ (transient electronics).
Teadlased kasutasid uut tüüpi elektriskeemides siidiga kaetud räni, millest valmistati õhukesi nanomembraane. Membraanidest valmistati pooljuhte. Elektroodid ning ühenduskohad valmistati magneesiumist, transistori paisud ning dielektrikukihid aga magneesiumoksiidist. Igas skeemis sisaldus elemente alla inimesele soovitatud päevase normkoguse.
Elektroonikakomponentides kasutati looduslikke materjale, mille lagunemisaega määras enim materjalikihi paksus. Tavaliselt lahustub räni organismis väga aeglaselt. Arvutuste järgi kulub ühe tööstusliku suurusega ränisubstraadi lahustamiseks sadu aastaid. Ent projektis kasutatud nanomembraanid olid sedavõrd õhukesed, et lagunesid paari päevaga. Lahustatud ja taaskristalliseeritud siidist pinnakate aitas elektroonikaskeemi lagunemisaega vastavalt ülesandele häälestada.
„Kavatseme teadustööga panustada keskkonnaseire tehnoloogiasse,“ kommenteeris Rogers. Keskkonnamonitore saaks kasutada mitmel viisil. Näiteks keemiareostuse jälgimiseks ning ilmastikuandmete ja õhu kvaliteedi kontrolliks. Arvutitesse integreeritud sensoritega oleks võimalik jälgida elektroonilise prahi teed taaskäitlusringis.
„Raske on leida inimest, kes sõidaks sündmuskohale ning koguks andmeid. Elektroonikaga on võimalik olukorda kaudselt jälgida kolm kuud, kuus kuud või ühe aasta kui vaja, misjärel seade lahustuks. Mõõtmiste tulemusena keskkond ei kahjustuks,“ kommenteeris Northwestern Ülikooli professor Yonggang Huang.
Töörühm valmistas muuhulgas lahustuvaid transistore, dioode, võnkeringe, temperatuurisensoreid, deformatsioonisensoreid ning muljetavaldava 64 pikslise resolutsiooniga digitaalkaamera.
„Tegemist on vees või muus biovedelikus täielikult lahustuva seadmega. Kaamera koosneb väikesest ränifotodetektorite reast ning ränidioodidest. Seadme ehitus võimaldab informatsiooni vahendada maatriksadresseerimisega, mis on kõrge resolutsiooniga piltide tegemiseks hädavajalik eeltingimus,“ kommenteeris Rogers.
Pildimasin siiski väliselt harjumuspärase kaameraga ei sarnane. Rogers ning tema töörühm on keskendunud enam pragmaatilisematele eesmärkidele, näiteks lahustuva elektroonika valmistamiseks vajalike keerukate protsesside lihtsustamisele ja tasakaalustamisele.
Allikas: ABC
Leave a Reply