Эластичные биосовместимые схемы могут управлять выпуском лекарств, активируемых светом, или информировать медиков о развитии болезни. Так считают авторы разработки — Джон Роджерс (John Rogers) из университета Иллинойса и возглавляемая им группа учёных.

При создании электронных схем, выдерживающих механическую деформацию, часто применяются относительно новые материалы — углеродные нанотрубки или наночастицы. Авторы, напротив, использовали обычные металлы и полупроводник арсенид галлия. Несмотря на исходную хрупкость этих материалов, учёным удалось получить тонкие гибкие схемы. Соединительным линиям в них были приданы спиральные формы, чтобы они могли без повреждений выдерживать большую деформацию: изгиб и растяжение.

Рис. 1. Первоначально схему напечатали на стекле, а потом перевели на гибкую плёнку из полидиметилсилоксана (иллюстрация Nature Materials).

В экспериментах созданные схемы исправно работали при скручивании и растяжении; гибкость обеспечивают, разумеется, не сами элементы массива, а их извилистые соединения (см. рис. ниже). Готовая схема сохраняет работоспособность даже при растяжении на 75%, но главное – она не потеряет своих свойств и останется инертной в теле человека.

Коллега авторов Брайан Дерби (Brian Derby), представляющий Манчестерский университет, считает, что такое инженерное решение серьёзно ограничивает область применения устройств.

Зазоры между отдельными светодиодами (или фотодетекторами) получаются довольно большими, — говорит г-н Дерби. — Качественные гибкие дисплеи с такой плотностью расположения элементов не построишь».

Впрочем, Джон Роджерс (John Rogers), рассчитывает на применение гибких массивов в медицине, а не в потребительской электронике. Тематика первых опытов учёных соответствует выбранному направлению: они вживили светодиоды лабораторной мыши и создали виниловую перчатку со «светящимся» кончиком пальца.

Рис. 2. Массивы светодиодов (иллюстрации авторов работы).

Кстати, ранее Роджерс и его коллеги отличились созданием нанотрубочного транзистора, бионической камеры и шёлкового чипа. Теперь Джон основал в Кембридже компанию mc10, которая займётся коммерциализацией эластичной и биосовместимой электроники.

Рис. 3. Схема соединения элементов массива (иллюстрация авторов работы).

Результаты исследований опубликованы в статье:

Rak-Hwan Kim, Dae-Hyeong Kim, Jianliang Xiao, Bong Hoon Kim, Sang-Il Park, Bruce Panilaitis, Roozbeh Ghaffari, Jimin Yao, Ming Li, Zhuangjian Liu, Viktor Malyarchuk, Dae Gon Kim, An-Phong Le, Ralph G. Nuzzo, David L. Kaplan, Fiorenzo G. Omenetto, Yonggang Huang, Zhan Kang & John A. Rogers Waterproof AlInGaP optoelectronics on stretchable substrates with applications in biomedicine and robotics. – Nature Materials. – Published online: 17 October 2010 | doi:10.1038/nmat2879.

По материалам: