Ученые смогли получить биосовместимый мягкий композит, из одного которого можно изготовить разные электронные элементы от резистора до транзистора. Разнообразие свойств достигается за счет варьирования размеров частиц композита и густоты их распределения. Такой материал пригоден для высокоточной регистрации и обработки нейрофизиологический сигналов, что необходимо для создания нейроинтерфейсов — например, из него можно изготовить мягкую имплантируемую микросхему.

Статья опубликована в журнале Science Advances.

Появление органических проводников позволило не только создавать гибкие, малоразмерые и очень яркие OLED-дисплеи. Заменив кремний и металл на пластик, можно будет изготавливать гибкую биосовместимую электронику. Однако эта замена будет полноценной только в том случае, если из полимеров удастся изготавливать весь спектр электронных устройств.

Патриция Ястржебска-Пёрфект (Patricia Jastrzebska-Perfect) из Колумбийского университета и ее коллеги придумали полимерный композитный материал, который приобретает разные электрические свойства в зависимости от нюансов при изготовлении.

Дело в том, что этот композит состоит из изолирующего электроны, но ионно-проводящего полимера, в котором замешаны микроскопические пластиковые проводники. Размер этих микропроводников и густоту распределения в пленке можно менять при производстве, от чего зависит длина свободного пробега электрона (то, какую максимально длинную проводящую цепочку можно сформировать).

В зависимости от комбинации этих параметров и расстояния между подведенными контактами композит может выступать как: анизотропный проводник, транзистор, транзистор с индивидуальной адресацией, диод или резистор.

Например, поперек плоскости пленки микропроводники расположены гуще, чем вдоль нее. Поэтому если они не образуют проводящую цепочку вдоль, но образуют поперек — получится анизотропный проводник.

Анизотропный проводник / Jastrzebska-Perfect et al. / Science Advances, 2020

Или, если величина свободного пробега больше чем расстояние между контактами, то между ними возникнет проводящий канал, который можно разрушить, если приложить к пленке напряжение через другой контакт. Такая конфигурация является транзистором.

Транзистор с индивидуальной адресацией / Jastrzebska-Perfect et al. / Science Advances, 2020

Изобретению может быть много применений. Например, из биосовместимого композита можно сделать сенсоры нервных импульсов с гораздо большим разрешением чем у существующих, благодаря тому, что их легче вживлять в тело.

Гибкий нейросенсор, общий вид и вживленный / Jastrzebska-Perfect et al. / Science Advances, 2020

Или, на основе изготовленной из этой пленки электроники можно собрать мягкий процессор, пригодный для имплантации.