За последние несколько лет электроника развилась далеко за пределы кремниевой пластины. Исследователи разработали функциональные схемы, которые могут смешиваться с тканями человека и растворяться при опрыскивании водой, и растягиваемые батареи, которые могут вскоре привести в действие носимые устройства.
Теперь группа швейцарских ученых представила новейшую инновационную электронику: гибкую, прозрачную схему, которая крошечная и достаточно тонкая, чтобы поместиться на поверхности контактной линзы.
Исследователи поместили свое новое устройство на контактную линзу в качестве подтверждения концепции в опубликованной сегодня статье в Nature Communications. По их мнению, линза с электронным включением может быть полезна для мониторинга внутриглазного давления у людей с глаукомой, например. - но они предполагают, что схемы когда-нибудь будут внедрены во все виды биологических контекстов.
«Я полагаю, что эта технология может оказать важное влияние на медицину и мониторинг здоровья», - говорит ведущий автор исследования Джованни Сальваторе, швейцарский федеральный технологический институт . «Он может быть использован для очень носимых и малоинвазивных устройств, для сверхлегких солнечных элементов и, самое главное, для очень совместимых и имплантируемых устройств, которые могут служить для мониторинга биометрических параметров в организме человека».
Чрезвычайная гибкость схемы позволяет обернуть его вокруг человеческих волос и по-прежнему функционировать должным образом. (Изображение через Сальваторе и др.) Создание цепей, которые напечатаны на слое вещества, называемого париленом, толщиной в один микрометр, является многоэтапным процессом. Для начала ученые наносят парилен на виниловый полимер, который обеспечивает поддержку, а затем печатают схему поверх парилена. После этого весь чип помещается в воду, которая растворяет лежащий в основе полимер, оставляя ультратонкую схему нетронутой. В результате получается что-то около шестидесятой толщины человеческого волоса.
Этот процесс, по их словам, дает ряд уникальных преимуществ. Схема очень гибкая, изгибается и извивается, чтобы прилегать, например, к волосам, листьям растений или пальцам, при этом все еще функционируя должным образом. Поскольку он чрезвычайно легкий, его можно было бы реально использовать в ряде долгосрочных медицинских применений.
Например, после операции на сердце ваш доктор может назначить вам имплантированное устройство, подобное этому, которое контролирует артериальное давление в вашей аорте. Почти невидимые датчики окружающей среды могут быть установлены в экосистеме для отслеживания уровня питательных веществ и загрязнителей в почве, передавая данные по беспроводной сети на компьютеры ученых.
Увеличенный отпечаток прототипа схемы, обернутый вокруг пальца. (Изображение через Сальваторе и др.) Тем не менее, пройдет еще несколько лет, прежде чем вы увидите, как такая схема появляется в коммерческих медицинских или экологических устройствах, поскольку существует ряд препятствий, прежде чем они могут быть практически реализованы. Сальваторе отмечает, что его команда не так уж далеко продвинулась в создании столь же долговечных, гибких и легких версий других компонентов, имеющих решающее значение для биомедицинского устройства (для запуска датчиков и долговечных батарей).
Однако другие исследовательские группы, особенно лаборатория Джона Роджерса в Университете Иллинойса, работают над созданием ультратонких светодиодов, беспроводных антенн и солнечных элементов, которые можно использовать. После этого, по их словам, следующим шагом является создание системы, которая преобразует различные отдельные устройства в единую сеть, передает данные по беспроводной сети и работает согласованно.
