Un equipo de ingenieros ha desarrollado un transistor hecho de hilo de lino, que les permite crear dispositivos electrónicos hechos completamente de hilos delgados que podrían tejerse en la tela, usarse en la piel o incluso teóricamente implantarse quirúrgicamente para el monitoreo de diagnóstico.Los dispositivos electrónicos completamente flexibles podrían permitir una amplia gama de aplicaciones que se ajustan a diferentes formas y permiten el movimiento libre sin comprometer la función, dicen los investigadores.
En un estudio publicado en Materiales e interfaces aplicados por ACS , los autores describen la ingeniería de los primeros transistores basados en subprocesos TBT que pueden transformarse en circuitos lógicos simples y basados en subprocesos y circuitos integrados. Los circuitos reemplazan el último componente rígido restante de muchos dispositivos flexibles actuales, y cuando se combinancon sensores basados en hilos, permite la creación de dispositivos multiplexados completamente flexibles.
El campo de la electrónica flexible se está expandiendo rápidamente, con la mayoría de los dispositivos logrando flexibilidad al modelar metales y semiconductores en estructuras flexibles "onduladas" o utilizando materiales intrínsecamente flexibles como polímeros conductores. Estos electrónicos "blandos" están permitiendo aplicaciones para dispositivos que se ajustan yestirar con el tejido biológico en el que están incrustados, como la piel, el corazón o incluso el tejido cerebral.
Sin embargo, en comparación con la electrónica basada en polímeros y otros materiales flexibles, la electrónica basada en hilo tiene una flexibilidad superior, diversidad de materiales y la capacidad de fabricarse sin la necesidad de salas blancas, dicen los investigadores. La electrónica basada en hilo puede incluir diagnósticodispositivos que son extremadamente delgados, suaves y lo suficientemente flexibles como para integrarse perfectamente con los tejidos biológicos que están midiendo.
Los ingenieros de Tufts desarrollaron previamente un conjunto de sensores de temperatura, glucosa, tensión y ópticos basados en hilos, así como hilos microfluídicos que pueden extraer muestras o dispensar medicamentos al tejido circundante. Los transistores basados en hilos se desarrollaronEn este estudio permitimos la creación de circuitos lógicos que controlan el comportamiento y la respuesta de esos componentes. Los autores crearon un circuito integrado simple a pequeña escala llamado multiplexor MUX y lo conectaron a un conjunto de sensores basados en hilos capaces de detectar sodio yiones de amonio: biomarcadores importantes para la salud cardiovascular, la función hepática y renal.
"En experimentos de laboratorio, pudimos mostrar cómo nuestro dispositivo podía monitorear los cambios en las concentraciones de sodio y amonio en múltiples ubicaciones", dijo Rachel Owyeung, una estudiante graduada de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tufts y primer autor del estudio ". Teóricamente, podríamos escalar el circuito integrado que hicimos a partir de los TBT para conectar una gran variedad de sensores que siguen muchos biomarcadores, en muchas ubicaciones diferentes usando un solo dispositivo ".
Hacer un TBT implica recubrir un hilo de lino con nanotubos de carbono, que crean una superficie de semiconductores a través de la cual pueden viajar los electrones. Unidas al hilo hay dos alambres de oro delgados: una "fuente" de electrones y un "drenaje" donde los electronesfluye hacia afuera en algunas configuraciones, los electrones pueden fluir en la otra dirección. Un tercer cable, llamado puerta, se une al material que rodea la rosca, de modo que pequeños cambios en el voltaje a través del cable de la puerta permiten que fluya una gran corriente.El hilo entre la fuente y el drenaje: el principio básico de un transistor.
Una innovación crítica en este estudio es el uso de un gel infundido con electrolitos como material que rodea el hilo y conectado al alambre de la puerta. En este caso, el gel está compuesto de nanopartículas de sílice que se autoensamblan en una estructura de redEl gel de electrolito o ionogel se puede depositar fácilmente sobre el hilo mediante recubrimiento por inmersión o frotis rápido. A diferencia de los óxidos o polímeros de estado sólido utilizados como material de puerta en los transistores clásicos, el ionogel es resistente al estirarse o flexionarse.
"El desarrollo de los TBT fue un paso importante en la fabricación de productos electrónicos completamente flexibles, por lo que ahora podemos centrar nuestra atención en mejorar el diseño y el rendimiento de estos dispositivos para posibles aplicaciones", dijo Sameer Sonkusale, profesor de ingeniería eléctrica e informática enEscuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts y autor correspondiente del estudio. "Hay muchas aplicaciones médicas en las que la medición en tiempo real de los biomarcadores puede ser importante para tratar enfermedades y controlar la salud de los pacientes. La capacidad de integrar completamente un control de diagnóstico flexible y flexibledispositivo que el paciente apenas nota podría ser bastante poderoso "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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