Une équipe d’ingénieurs de l’Université Tufts a développé un transistor en fil de lin, leur permettant de créer des dispositifs électroniques entièrement constitués de fils minces pouvant être tissés dans du tissu. Les dispositifs électroniques totalement flexibles pourraient permettre une large gamme d’applications se conformant à différentes formes et permettant une libre circulation sans compromettre la fonction, affirment les chercheurs.
Dans une étude publiée dans ACS Applied Materials and Interfaces, les auteurs décrivent l’ingénierie des premiers transistors à base de fils (TBT), qui peuvent être transformés en circuits logiques et circuits intégrés simples, basés sur des fils. Les circuits remplacent le dernier composant rigide restant de nombreux périphériques flexibles actuels et, lorsqu’ils sont combinés à des capteurs basés sur des fils, permettent la création de périphériques multiplexés totalement flexibles.
Les ingénieurs de Tufts ont précédemment développé une suite de capteurs de température, de glucose, de contrainte et optiques à base de fils, ainsi que des fils microfluidiques capables de prélever des échantillons à partir de médicaments ou de les distribuer aux tissus environnants. Les transistors à base de fils développés dans cette étude permettent la création de circuits logiques qui contrôlent le comportement et la réponse de ces composants. Les auteurs ont créé un circuit intégré simple à petite échelle appelé multiplexeur (MUX) et l’ont connecté à un réseau de capteurs à base de fils capable de détecter les ions sodium et ammonium – biomarqueurs importants pour la santé cardiovasculaire, les fonctions hépatique et rénale.
«Lors d’expériences en laboratoire, nous avons pu montrer comment notre appareil pouvait surveiller les variations des concentrations de sodium et d’ammonium à plusieurs endroits», a déclaré Rachel Owyeung, une étudiante diplômée de la faculté d’ingénierie de l’Université Tufts et première auteur de l’étude. «Théoriquement, nous pourrions agrandir le circuit intégré créé à partir des TBT pour connecter un large éventail de capteurs traquant de nombreux biomarqueurs, à différents endroits, à l’aide d’un seul appareil.»
Pour fabriquer un TBT , il faut revêtir un fil de lin avec des nanotubes de carbone, qui créent une surface semi-conductrice à travers laquelle les électrons peuvent voyager. Deux fils d’or minces sont attachés au fil – une «source» d’électrons et un «drain» où les électrons s’écoulent (dans certaines configurations, les électrons peuvent s’écouler dans l’autre sens). Un troisième fil, appelé grille, est fixé au matériau entourant le fil, de sorte que de faibles variations de tension dans le fil de grille permettent à un courant important de circuler dans le fil entre la source et le drain, principe de base du transistor.
Une innovation essentielle dans cette étude est l’utilisation d’un gel imprégné d’électrolyte comme matériau entourant le fil et connecté au fil de grille. Dans ce cas, le gel est composé de nanoparticules de silice qui s’auto-assemblent en une structure de réseau. Le gel électrolytique (ou ionogel) peut être facilement déposé sur le fil par enduction par immersion ou écouvillonnage rapide. Contrairement aux oxydes à l’état solide ou aux polymères utilisés comme matériau de grille dans les transistors classiques, l’ionogel est résilient sous étirement ou flexion.
Cette recherche a été financée par la subvention n ° DGE-1144591 de la Fondation NSF IGERT de la National Science Foundation.
Source: https://now.tufts.edu/– 21/08/19