Spray-on hukommelse kan muliggøre bøjelig digital lagring

USB -flashdrev er allerede almindeligt tilbehør på kontorer og universiteter. Men takket være stigningen i printbar elektronik, digitale lagerenheder som disse kan snart være overalt - også i vores dagligvarer, pilleflasker og endda tøj.

Duke University-forskere har bragt os tættere på en fremtid med lave omkostninger, fleksibel elektronik ved at oprette en ny "spray-on" digital hukommelsesenhed, der kun bruger en aerosolstråleprinter og nanopartikelblæk.

Enheden, som er analog med et 4-bit flashdrev, er den første fuldtrykte digitale hukommelse, der ville være egnet til praktisk brug i simpel elektronik, såsom miljøsensorer eller RFID-tags. Og fordi det er jetprintet ved relativt lave temperaturer, det kunne bruges til at bygge programmerbare elektroniske enheder på bøjelige materialer som papir, plast eller stof.

"Vi har alle de parametre, der gør det muligt at bruge dette til en praktisk anvendelse, og vi har endda lavet vores egen lille demonstration ved hjælp af lysdioder, "sagde Duke -kandidatstuderende Matthew Catenacci, der beskriver enheden i et papir udgivet online 27. marts i Journal of Electronic Materials .

Kernen i den nye enhed, som er på størrelse med et frimærke, er et nyt kobber-nanotrådbaseret printbart materiale, der er i stand til at lagre digital information.

"Hukommelse er en slags abstrakt ting, men i det væsentlige er det en række ener og nuller, som du kan bruge til at kode oplysninger, "sagde Benjamin Wiley, en lektor i kemi ved Duke og en forfatter på papiret.

De fleste flashdrev koder information i serier af siliciumtransistorer, som kan eksistere i en ladet tilstand, svarende til en "en, "og en uladet tilstand, svarende til et "nul, "Sagde Wiley.

Det nye materiale, lavet af silica-belagte kobber-nanotråde indkapslet i en polymermatrix, koder information ikke i ladetilstande, men i stedet i modstandstilstande. Ved at anvende en lille spænding, det kan skiftes mellem en tilstand med høj modstand, som stopper elektrisk strøm, og en tilstand med lav modstand, som tillader strøm at strømme.

Og, i modsætning til silicium, nanotråde og polymeren kan opløses i methanol, skabe en væske, der kan sprøjtes gennem dysen på en printer.

"Vi har udviklet en måde at gøre hele enheden udskrivbar fra løsning, hvilket er det, du ville have, hvis du ville anvende det på stoffer, RFID -tags, buede og fleksible underlag, eller substrater, der ikke kan opretholde høj varme, "Sagde Wiley.

For at oprette enheden skal du Catenacci brugte først kommercielt tilgængeligt guld nanopartikelblæk til at printe en række guldelektroder på et glasglas. Derefter trykte han kobber-nanotrådsmaterialet over guldelektroderne, og til sidst udskrevet en anden serie af elektroder, denne gang i kobber.

For at demonstrere en enkel applikation, Catenacci sluttede enheden til et kredsløb med fire LED -lys. "Da vi har fire bits, vi kunne programmere seksten forskellige stater, "Catenacci sagde, hvor hver "tilstand" svarer til et bestemt lysmønster. I en applikation i den virkelige verden, hver af disse tilstande kunne programmeres til at svare til et tal, brev, eller et andet display -symbol.

Selvom andre forskningsgrupper har fremstillet lignende hukommelsesenheder, der kan udskrives i de seneste år, dette er den første til at kombinere nøgleegenskaber, der er nødvendige for praktisk brug. Skrivehastigheden, eller tid det tager at skifte frem og tilbage mellem tilstande, er omkring tre mikrosekunder, konkurrerer med hastigheden på flashdrev. Deres test viser, at skriftlige oplysninger kan opbevares i op til ti år, og materialet kan omskrives mange gange uden at forringe.

Selvom disse enheder ikke snart vil lagre digitale fotos eller musik - deres hukommelseskapacitet er alt for lille til det - kan de være nyttige i applikationer, hvor lave omkostninger og fleksibilitet er nøglen, siger forskerne.

"For eksempel, lige nu koder RFID -tags bare et bestemt produktnummer, og de bruges typisk til registrering af beholdning, "Sagde Wiley." Men i stigende grad ønsker folk også at registrere, hvilket miljø det produkt følte - som f.eks. blev denne medicin altid holdt ved den rigtige temperatur? En måde disse kunne bruges på, ville være at lave et smartere RFID -tags, der kunne fornemme deres omgivelser og registrere staten over tid. "