革命的な糸ベース・トランジスタがフレキシブルエレクトロニクスの道を開く

米国マサチューセッツ州メドフォード、タフツ大学

亜麻糸からトランジスタが作られ、薄い糸だけで構成される電子デバイスの作製が可能になりました。これらは布地に織り込んだり、皮膚に装着したり、手術で体内に埋め込んだりして、診断モニタリングに使用できます。このフレキシブル電子デバイスは、さまざまな形状に適合し、機能を損なうことなく自由な動きを可能にする多様なアプリケーションを実現します。

糸ベース・トランジスタ（TBT）では、カーボンナノチューブでコーティングされた糸が、ゲート線（G）で感知された電圧に応じて、ソース（S）とドレイン（D）線間で電流を伝えます。（タフツ大学提供）

TBTは、全糸ベースの論理回路や集積回路を作ることができます。これらの回路は、現在の多くのフレキシブルデバイスに残る最後の剛性コンポーネントを置き換え、糸ベース・センサーと組み合わせることで、完全にフレキシブルな多重化デバイスの作製を可能にします。

ほとんどのフレキシブルエレクトロニクスは、金属や半導体を曲げ可能な構造にパターニングするか、導電性ポリマーなどの本質的に柔軟な材料を使用します。ポリマーや他の柔軟材料ベースのエレクトロニクスと比較すると、糸ベース・エレクトロニクスはより高い柔軟性、材料の多様性、クリーンルーム不要での製造能力を備えています。糸ベース・エレクトロニクスには、測定対象の生体組織とシームレスに統合できる、極めて薄く、柔らかく、フレキシブルな診断デバイスを含めることができます。

TBTの作製には、亜麻糸をカーボンナノチューブでコーティングし、電子が移動できる半導体表面を作ります。糸には2本の細い金線（電子の「ソース」と電子が流れ出る「ドレイン」、構成によっては逆方向にも流れます）が取り付けられます。第3の線であるゲートは、糸を取り囲む材料に接続され、ゲート線を通じた微小な電圧変化により、ソースとドレイン間で糸を通じて大きな電流を流すことができます。これがトランジスタの基本原理です。

電解質を含んだゲルが、糸を取り囲む材料としてゲート線に接続されます。このゲルは、ネットワーク構造を形成するシリカナノ粒子で構成されています。電解質ゲル（またはイオンゲル）は、ディップコーティングまたは迅速なスワイピングで糸に堆積させることができます。従来のトランジスタでゲート材料として使用される固体酸化物やポリマーとは異なり、イオンゲルは伸縮や曲げに対して強靭です。

詳細については、マイク・シルバーまでお問い合わせください（メールアドレスはスパムボットから保護されています。表示にはJavaScriptが必要です）；617-627-0545。

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