Transistors à base de fil révolutionnaires ouvrent la voie à l'électronique flexible

Université Tufts, Medford, Massachusetts

Un transistor a été fabriqué à partir de fil de lin, permettant la création de dispositifs électroniques faits entièrement de fils minces qui pourraient être tissés dans le tissu, portés sur la peau, ou implantés chirurgicalement pour la surveillance diagnostique. Les dispositifs électroniques flexibles pourraient permettre une gamme d'applications qui se conforment à différentes formes et permettent le mouvement libre sans compromettre la fonction.

Dans les transistors à base de fil, des fils revêtus de nanotubes de carbone transportent le courant électrique entre la source (S) et le drain (D) en réponse à la tension détectée au fil de grille (G). (Université Tufts)

Circuits logiques et intégrés tout-fil

Les transistors à base de fil (TBT) peuvent être transformés en circuits logiques tout-fil et circuits intégrés. Les circuits remplacent le dernier composant rigide restant de nombreux dispositifs flexibles actuels et, lorsqu'ils sont combinés avec des capteurs à base de fil, permettent la création de dispositifs complètement flexibles, multiplexés.

La plupart des électroniques flexibles structurent les métaux et semi-conducteurs en structures pliables ou utilisent des matériaux intrinsèquement flexibles tels que les polymères conducteurs. Comparés aux électroniques basées sur les polymères et autres matériaux flexibles, les électroniques à base de fil ont une plus grande flexibilité, une diversité de matériaux, et la capacité d'être fabriquées sans besoin de salles blanches. Les électroniques à base de fil peuvent inclure des dispositifs diagnostiques qui sont extrêmement minces, doux, et assez flexibles pour s'intégrer sans heurt avec les tissus biologiques qu'ils mesurent.

Fabrication d'un TBT

Fabriquer un TBT implique de revêtir un fil de lin avec des nanotubes de carbone, créant une surface semi-conductrice à travers laquelle les électrons peuvent voyager. Attachés au fil sont deux fils d'or minces — une « source » d'électrons et un « drain » où les électrons s'écoulent (dans certaines configurations, les électrons peuvent circuler dans l'autre direction). Un troisième fil, appelé la grille, est attaché au matériau entourant le fil de sorte que de petits changements de tension à travers le fil de grille permettent un grand courant de circuler à travers le fil entre la source et le drain — le principe de base d'un transistor.

Un gel infusé d'électrolyte est utilisé comme le matériau entourant le fil et connecté au fil de grille. Le gel est composé de nanoparticules de silice qui s'auto-assemblent en une structure de réseau. Le gel électrolyte (ou ionogel) peut être déposé sur le fil par trempage ou essuyage rapide. En contraste avec les oxydes ou polymères à l'état solide utilisés comme matériau de grille dans les transistors classiques, l'ionogel est résilient sous étirement ou flexion.

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