Новости химической науки > Транзисторы, свитые из шелка

Исследователи из Швеции и Испании получили транзисторы, свитые и модифицированных волокон шелка. Результаты их работы предвещают создание нового поколения электронных схем, которые могут быть инкорпорированы в текстильные изделия или помещены в подходящее биологическое окружение.

Обычные электронные схемы наносятся с помощью печати на твердые подложки, однако большое количество исследователей пытаются разработать методы получения электроники с гораздо более гибким кругом возможных свойств. Ряд исследователей пытается наносить электронные детали непосредственно на ткань, в то время как другие пытаются превратить индивидуальные волокна ткани в компоненты микроэлектронного устройства.

Электрохимический тразистор на шелковой основе под микроскопом. У «шелкового» транзистора есть исток (S), сток (D) и управляющий электрод (G). Капля электролита связывает два пересекающихся волокна между собой. (Рисунок из Adv. Mater., 2011, DOI: 10.1002/adma.201003601)

Олле Инганас (Olle Inganäs) с коллегами из Швеции и Испании решил использовать второй подход. Шесть лет назад исследователи из его группы разработали способ превращения шелковых волокон, выделяемых тутовым шелкопрядом Bombyx mori, в полупроводники за счет погружения этих волокон в коллоидный раствор проводящего полимера. В новой работе они показали, что из таких полупроводящих волокон может быть свит электрохимический транзистор. В электрохимическом варианте транзистора для изменения его проводимости применяется раствор электролита, играющий ту же роль, которую играют легирующие добавки к полупроводникам в обычных полупроводниковых транзисторах.

Чтобы получить такой транзистор исследователи перекрестили две шелковые нити, которые были предварительно погружены в полимер с технической маркой PEDOT-S, после чего на точку контакта двух волокон исследователи добавили каплю электролита. Приложив напряжение к концам одной нити шелка, игравшей роль управляющего электрода, исследователи смогли контролировать ток, протекающий по другому волокну, концы которого играли роль электродов истока и стока. Аналогично происходит управление обычным полупроводниковым транзистором.

Дженнифер Льюис (Jennifer Lewis), специалист по химии материалов из Университета Иллинойса заявляет, что в группе Инганаса сделан важный шаг по объединению электронных схем с текстильными материалами, однако подчеркивает, что у предложенного шведскими и испанскими исследователями решения есть ряд ограничений. Так, на электрические свойства обработанных шелковых волокон отрицательно влияет основа – собственно волокно непроводящего фиброина шелка. Другой недостаток метода, по словам Льюис, заключается в том, что использование электролита для соединения нитей слишком сложно для промышленной реализации предложенного подхода.

Пол Калверт (Paul Calvert), эксперт по гибкой электронике из Университета Массачусетса соглашается, что у «транзисторов из шелка» есть как достоинства, так и недостатки. К достоинствам он относит как низкое напряжение для управления, так и возможность увеличивать силу тока в 100 раз (эти характеристики сравнимы со свойствами полупроводниковых транзисторов). К отрицательным сторонам «шелкового транзистора» Калверт относит низкое время их реакции и недостаточную гибкость модифицированного шелка.

Источник: Adv. Mater., 2011, DOI: 10.1002/adma.201003601

метки статьи: #молекулярная электроника, #нанотехнологии, #химическая технология, #химия поверхности, #химия полимеров