科研小組開發(fā)出能夠完美適水的邏輯電路和傳感器
無論科學(xué)家們是否在想辦法解決“在人工皮膚中植入傳感器”后的柔韌性問題,其中的電子電路都必須要接受我們汗水的考驗,而硅質(zhì)芯片顯然并不能很好的與汗液 和睦相處。如今,一個國際科研小組已經(jīng)開發(fā)出了一種能夠完美適水的邏輯電路和傳感器。更為驚奇的是,該系統(tǒng)完全不需要半導(dǎo)體的參與。研究人員選擇將有機分 子作為“外套”來包裹住里面的金質(zhì)納米粒子。他們?yōu)檫@個電路系統(tǒng)起了個名字——“chemoelectronic”電路。 ![]() 該團隊由北京國家納米科學(xué)中心、美國北卡羅來納大學(xué)教堂山分校、美國NuMat Technologies公司、韓國UNIST公司的科學(xué)家組成,并在《自然納米技術(shù)》期刊上發(fā)表了關(guān)于chemoelectronic的文章。 他們用四種有機分子隨機組成的大量“配體”包裹住金質(zhì)納米粒子,創(chuàng)造出了獨一無二的chemoelectronic。每個配體在入水或是潮濕的環(huán)境中都能產(chǎn)生一個不同的電荷相關(guān)(Charge-related)效果。例如某個配體溶解后就會釋放出正離子,并留下納米顆粒包裹住負(fù)離子。而相對的,也會存在某個配體會使納米顆粒包裹正離子并釋放負(fù)離子。 而后者結(jié)合兩種類型的金屬納米顆粒與電荷相反的配體,就會創(chuàng)建出一種能夠模擬出PN結(jié)的化學(xué)模型。 它們能夠?qū)в姓娂{米的復(fù)合物聚合到一邊,把帶負(fù)電荷的復(fù)合物聚集到另一側(cè)。而離子將能夠在它們之間自由移動,正離子與負(fù)離子互相吸引來到另一邊,周而復(fù)始。 ![]() 這樣就會導(dǎo)致設(shè)備中的電荷分布不均,形成界面電壓。而界面電壓則能夠形成一種脫離設(shè)備的“偏好”——在電子的轉(zhuǎn)移過程中偏向另一個方向,就像二極管那樣。
這個系統(tǒng)有可能將會成為可穿戴傳感器領(lǐng)域中最理想的應(yīng)用技術(shù)之一。Chemoelectroinc電路中聚合物電子的轉(zhuǎn)換速率變化,可以直接通過計算檢測出每分鐘在化學(xué)層面上的變化,而這些變化只需要很少的能量就能被轉(zhuǎn)化為電子信號,并靈活的進行邏輯運算。 但這項技術(shù)中最吸引人的還是——chemoelectronic電路在濕咸環(huán)境下極強的適應(yīng)性。 研究人員可以通過用四種不同的配體納米顆粒作為外套,來制作出不同的傳感器,用于測量濕度、氣體和金屬離子等。 |