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革新的なスレッドベースのトランジスタがフレキシブル エレクトロニクスへの道を開く

タフツ大学、マサチューセッツ州メドフォード

トランジスタは亜麻糸から作られており、布地に織り込んだり、皮膚に着用したり、診断モニタリングのために外科的に埋め込んだりできる細い糸だけで作られた電子デバイスの作成が可能になった。柔軟な電子デバイスは、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さまざまなアプリケーションを可能にする可能性があります。

スレッドベースのトランジスタでは、ゲート ワイヤ (G) で感知された電圧に応じて、カーボン ナノチューブでコーティングされたスレッドがソース (S) ワイヤとドレイン (D) ワイヤの間に電流を運びます。 (タフツ大学)

スレッドベースのトランジスタ (TBT) は、オールスレッドベースの論理回路および集積回路に作成できます。この回路は、現在の多くのフレキシブル デバイスの最後に残っている剛性コンポーネントを置き換えるものであり、スレッドベースの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成が可能になります。

ほとんどのフレキシブルエレクトロニクスは、金属や半導体をパターン化して曲げ可能な構造にするか、導電性ポリマーなどの本質的にフレキシブルな材料を使用します。ポリマーやその他の柔軟な材料をベースにしたエレクトロニクスと比較して、糸ベースのエレクトロニクスは柔軟性が高く、材料の多様性が高く、クリーンルームを必要とせずに製造できる能力があります。スレッドベースの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非常に薄く、柔らかく、十分な柔軟性を備えた診断デバイスを含めることができます。

TBTの製造には、麻糸をカーボンナノチューブでコーティングし、電子が通過できる半導体表面を作成することが含まれます。糸には 2 本の細い金のワイヤーが取り付けられています。これは電子の「ソース」と、電子が流出する「ドレイン」です (構成によっては、電子は逆方向に流れることができます)。ゲートと呼ばれる 3 番目のワイヤは、スレッドの周囲の材料に取り付けられています。これにより、ゲート ワイヤを通る電圧のわずかな変化により、ソースとドレインの間のスレッドに大電流が流れることができます。これがトランジスタの基本原理です。

電解質を注入したゲルは、糸の周囲の材料として使用され、ゲートワイヤーに接続されます。ゲルは、自己集合して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 (またはイオノゲル) は、浸漬コーティングまたは迅速な拭き取りによって糸上に堆積できます。古典的なトランジスタのゲート材料として使用される固体酸化物またはポリマーとは対照的に、イオノゲルは伸張または屈曲に対して弾力性があります。

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