Ingeniørers trykte transistorer åbner mulighed for bærbar realtidsregistrering

Cambridge ingeniører har udviklet en højtydende trykt transistor med fleksibilitet til brug i bærbar og implanterbar elektronik.

En transistor er en halvlederkomponent, der bruges til at fungere som en elektrisk switch og/eller til at forstærke strøm, lader strømmen, der løber gennem den, blive styret af et elektrisk signal.

Forskernes inkjet-printede transistor er følsom nok til nøjagtigt at detektere elektrofysiologiske signaler fra huden, når den bruges sammen med en bærbar enhed. I det virtuelle miljø, for eksempel, sporing af subtile øjenbevægelser ved elektrookulografi er nødvendig for en bedre, mere realistisk skildring, der er afhængig af, for eksempel, dybdeskarphed gengivelse. Sammenlignet med andre tyndfilmsteknologier såsom silicium eller metaloxider, transistorens strømforbrug er tusind gange mindre og signal-støj-forholdet hundrede gange bedre.

Resultaterne, rapporteret i journalen Videnskab , demonstrere potentialet i at bruge billig inkjet-printteknologi til direkte at integrere biomaterialer med elektronik, for at skabe nye applikationer på forkant med elektronik-biologigrænsefladen, såsom sporing af øjenbevægelser i virtual og augmented reality.

"Det er første gang, der er opnået en så højtydende trykt transistor, som viser god pålidelighed over flere måneder, uden at ændre karakteristika, " sagde Dr. Chen Jiang, avisens første forfatter, tidligere fra Elektroteknik-afdelingen på Institut for Ingeniørvidenskab. "Denne transistor forbedrer sig i forhold til typiske organiske transistorer, der har et lavere niveau af pålidelighed på blot et par dage eller endda et par timer." I 2018, Dr. Jiang blev tildelt IEEE Electron Devices Society Ph.D. Studenterstipendium til at fremme og støtte forskning i elektronenheder.

Dr. David Hasko, avisens medforfatter fra Institut for Ingeniørvidenskab, sagde:"Denne applikation demonstrerer et yderligere eksempel på, hvordan det er muligt at fremstille et helt kredsløb ved brug af kun en enkelt, meget overkommelig, inkjet printværktøj, der sætter et fabrikationsanlæg inden for rækkevidde af de fleste universitetsafdelinger. Det ville være en glimrende måde at introducere, for eksempel, designregler og mikrofremstilling på en praktisk måde."

Professor Arokia Nathan, den tidligere formand for fotoniske systemer og skærme i Institut for Ingeniørvidenskab, hvem ledede forskningen, tilføjede:"Resultatet af denne forskning er meget spændende. En tæt på ideel ydeevne af stort set design-regel uafhængige transistorer og kredsløb er den essentielle demonstration af, hvordan man opnår en lav effekt, analog sensorgrænseflade med høj signalopløsning ved hjælp af lavpris, forenklede printteknologier." Professor Nathan er nu en iværksætter, der leder sine egne højteknologiske start-ups.

Professor Manohar Bance, formand for otologi og kraniebasekirurgi, University of Cambridge og honorær konsulent, Cambridge Universities Hospitals Foundation Trust, sagde:"Denne teknologi repræsenterer et stort skridt fremad i effektiv og præcis måling af biologiske signaler. Fremtiden vil omfatte realtidsmåling af signaler fra mange biologiske systemer og deres inkorporering i overvågning af motorisk assistance og diagnostik i realtid. Grænsefladen mellem biologi og elektronik er et grundlæggende område at udvikle for at realisere denne fremtid."