Розроблено адаптивний органічний транзистор для електроніки, що носиться

Дослідницька група з Кореї створила гнучкий транзистор, здатний динамічно змінювати свої функції - від обробки цифрових логічних операцій до аналогової пам'яті штучного синапса. Розробка відкриває нові можливості для створення «розумної» електронної шкіри, медичних моніторів, що носяться, та м'яких біоелектронних імплантів.

Результати дослідження під керівництвом старшого викладача Хьонсока Шіма (Hyunseok Shim) були оприлюднені в науковому журналі ACS Nano.

Електронні пристрої, що носяться, поступово еволюціонують від простих датчиків до багатофункціональних систем, здатних приймати рішення та надавати медичну допомогу в режимі реального часу. Головною перешкодою на цьому шляху була вузька спеціалізація компонентів: для зчитування, обробки та збереження даних доводилося об'єднувати безліч окремих елементів. Це збільшувало габарити, вагу та енергоспоживання пристроїв.

Науковці з Національного університету Пусана розв'язали цю проблему, створивши розтяжний органічний електрохімічний транзистор (OECT), який працює внаслідок руху іонів через струмопровідний полімер.

Головна особливість розробки полягає в тому, що транзистор може реверсивно перемикатися між двома режимами роботи лише внаслідок зміни концентрації солі (хлориду натрію) в електроліті.

Висока концентрація солі забезпечує швидке перемикання (стан «увімкнено/вимкнено»), необхідне для цифрових логічних обчислень.

Тоді як низька концентрація солі створює аналогову поведінку, подібну до роботи біологічних синапсів між нейронами для збереження інформації.

Замість синтезу принципово нових матеріалів вчені модифікували вже відомий струмопровідний полімер PEDOT:PSS двома добавками. Це дозволило одночасно підвищити електричну провідність та забезпечити високу гнучкість без втрати характеристик під час повторного розтягування.

Крім того, транзистор отримав властивість візуальної індикації: під час зміни режимів роботи він змінює колір від світло- до темно-синього. Це дозволяє власнику чи лікарю визначати поточний стан пристрою буквально на слух чи на око.

Як практичну демонстрацію технології команда зібрала пластир, що носиться, для моніторингу запальних набряків та температури шкіри. Пристрій здатний самостійно регулювати ступінь затягування компресійної пов'язки, запобігаючи пошкодженню тканин.

«У довгостроковій перспективі ця робота може привести до створення автономних персоналізованих терапевтичних систем - таких як динамічні компресійні бандажі та електронна шкіра, що реагують на травми в режимі реального часу і дозволяють відстежувати стан за допомогою простої зміни кольору», - зазначив доктор Хьонсок Шім.

За словами розробників, поєднання біологічної сигналізації з низькоомними обчисленнями безпосередньо всередині сенсора стане важливим кроком для розвитку нейроморфної біоелектроніки, м'якої робототехніки та адаптивних протезів майбутнього.