Półpłynne diody i memrystory

Na North Carolina State University powstały układy elektroniczne zbudowane z płynnych metali i hydrożeli. Kwazipłynne diody i memrystory powinny lepiej niż tradycyjna elektronika współpracować z wilgotnymi, miękkimi substancjami, takimi jak np. ludzki mózg.

Częściowo płynne urządzenie korzysta z elektrod zbudowanych ze stopu galu (75%) i indu (25%). Stop taki bardzo dobrze przewodzi sygnały i jest płynny w temperaturze pokojowej. Elektrody umieszczono w obudowie z tworzywa sztucznego. Pomiędzy elektrodami znajdują się dwie warstwy agarozy, naturalnego hydrożelu używanego w biochemii. Każda z warstw została wzbogacona elektrolitami - w jednej jest to kwas poliakrylowy (PAA), w drugiej polietylenoimina (PEI).

Opornością można sterować za pomocą napięcia. Na styku elektrod i agarozy w sposób naturalny tworzy się warstwa tlenku galu, który jest opornikiem. Dzięki wysokiemu pH polietylenoiminy tlenek nie osiada na elektrodzie. Z kolei manipulując napięciem można zmieniać grubość warstwy tlenku galu na elektrodzie mającej styczność z PAA. Napięcie dodatnie zwiększa grubość zwiększając rezystancję, ujemne prowadzi do zmniejszenia grubości warstwy tlenku. Dzięki temu można przełączać stan urządzenia pomiędzy przewodzącym a nieprzewodzącym. Co ważne, urządzenie po odcięciu napięcia zapamiętuje ostatni stan swojej rezystancji, a więc działa jak memrystor. Badania wykazały, że potrafi go zapamiętać przez ponad 3 godziny. Połączenie diod i memrystorów pozwala tworzyć różne typy obwodów.

Półpłynna elektronika jest dziełem dwójki studentów, Ju-Hee So i jej kolegi Hung-Jun Koo. Zbudowali już oni testową wersję obwodu i badają interakcje pomiędzy różnymi elektrolitami i metalami. Chcą znaleźć optymalną konfigurację, która pozwoli, m.in. na szybsze przełączanie pomiędzy stanami przewodzącym i nieprzewodzącym. Zdaniem So, możliwe jest osiągnięcie czasu przełączania mierzonego w milisekundach.

Jej zdaniem kwazipłynna elektronika może pewnego dnia posłużyć do zbudowania interfejsów łączących żywą tkankę z komputerami.

półpłynna elektronika memrystor hydrożel płynny metal Ju-Hee So Hung-Jun Koo