Японские и американские учёные впервые построили очень тонкую и гибкую электронную схему, без повреждений переживающую процедуру стерилизации, которая идентична обеззараживанию медицинских инструментов. Разработка может найти применение в умных имплантатах.

Опытный образец термостойкой схемы на органических транзисторах (показанный на снимке под заголовком) выдержал три разных способа стерилизации: простое кипячение, термическую обработку при 150 градусах Цельсия и атмосферном давлении на протяжении 20 секунд и нагрев до 121 градуса при двух атмосферах так же в течение 20 секунд.

Перед тестами на поверхности схемы культивировались одноклеточные организмы. После тепловой обработки практически все они погибли. В то же время испытания показали, что электрические характеристики транзисторов остались практически без изменений.

Снимок новой теплостойкой органической схемы, покрытой клетками дрожжей (фото Kazunori Kuribara et al./ Nature Communications).

Этот интересный проект реализован группой исследователей из нескольких японских и американских институтов и лабораторий, возглавляемой профессором Такао Сомея (Takao Someya) из университета Токио.

Ключом к рождению стерилизуемого транзистора послужила методика напыления на поверхности образца тонкого (2 нм), но при этом очень плотного и ровного самоорганизующегося молекулярного монослоя (SAM). Он сыграл роль изолятора затвора (в сочетании со слоем оксида алюминия толщиной 4 нм), при этом оказался гибким, прочным и не допускал утечек тока даже после сильного нагрева.

В качестве полупроводникового слоя выступило органическое соединение динафтотиенотиофен (DNTT). Оно было выбрано исследователями также благодаря своей относительной жаростойкости.

После размещения на подложке всех рабочих элементов транзистора они были укрыты эластичной защитной оболочкой, представляющей собой композит из металла и опять же органики.

Схема нового транзистора (иллюстрация Kazunori Kuribara et al./ Nature Communications).

Лаборатория Брукхэвен, в которой проходила часть работы, отмечает, что в 2004 году Сомея и его соратники уже построили органический транзистор, способный выдержать стерилизацию при 150 градусах Цельсия.

Но довольно толстый слой органического полимера, применённый в том приборе в качестве изолятора, обусловил высокое рабочее напряжение устройства и тем самым полную непригодность такого транзистора для медицинских имплантатов (низкое напряжение схемы важно из соображений безопасности).

Принципиальная новизна нынешнего образца заключается в том, что он сочетает тонкость, гибкость и отличную термическую стабильность с малым потребляемым напряжением – оно составляет всего два вольта. (Подробности разработки можно найти в статье в Nature Communications.)

Кстати, Сомея известен нам по созданию плёнки-сканера, кожи для роботов и органической флеш-памяти.