(Phys.org) —Los investigadores que trabajan en un laboratorio de ciencia de los materiales están literalmente viendo cómo su trabajo desaparece ante sus ojos, pero intencionalmente. Están desarrollando circuitos integrados solubles en agua que se disuelven en agua o biofluidos en meses, semanas, o incluso unos días. Esta tecnología, llamada electrónica transitoria, podría tener aplicaciones para implantes biomédicos, sensores de desperdicio cero, y muchos otros dispositivos semiconductores.

Los investigadores, dirigido por John A. Rogers en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y Fiorenzo Omenetto en la Universidad de Tufts, han publicado un estudio en un número reciente de Letras de física aplicada en el que analizaron el rendimiento y los tiempos de disolución de varios materiales semiconductores.

El trabajo se basa en investigaciones previas, por los autores y otros, lo que demostró que el silicio, el material semiconductor más utilizado en los dispositivos electrónicos actuales, puede disolverse en agua. Aunque se necesitarían siglos para disolver el silicio a granel, capas delgadas de silicio se pueden disolver en tiempos más razonables a velocidades bajas pero significativas de 5-90 nm / día. El silicio se disuelve debido a la hidrólisis, en el que el agua y el silicio reaccionan para formar ácido silícico. El ácido silícico es ambiental y biológicamente benigno.

En el nuevo estudio, los investigadores analizaron las características de disolución del dióxido de silicio y el tungsteno, que utilizaron para fabricar dos dispositivos electrónicos:transistores de efecto de campo y osciladores de anillo.

En condiciones biocompatibles (37 ° C, 7,4 pH), Las tasas de disolución variaron de 1 semana para los componentes de tungsteno, entre 3 meses y 3 años para los componentes de dióxido de silicio. Las velocidades de disolución pueden controlarse mediante varios factores, como el grosor de los materiales, la concentración y el tipo de iones en la solución, y el método utilizado para depositar el dióxido de silicio sobre el sustrato original.

Como se muestra en las imágenes del microscopio, los circuitos no se disuelven uniformemente, modo capa por capa, pero en cambio, algunos lugares se disuelven más rápidamente que otros. Esto se debe a fracturas mecánicas en los frágiles circuitos, que hacen que la solución penetre a través de las capas más en algunos lugares que en otros.

Aunque los materiales electrónicos orgánicos también suelen ser biodegradables, La electrónica basada en silicio tiene las ventajas de un rendimiento general superior y el uso de procesos de fabricación complementarios de semiconductores de óxido de metal (CMOS) que permiten la producción en masa.

"El hallazgo más significativo es que existen opciones de materiales, diseños de dispositivos y secuencias de procesamiento que permiten la producción de componentes electrónicos transitorios en instalaciones convencionales de fabricación de silicio, "Rogers dijo Phys.org . "La consecuencia inmediata es una rentabilidad, ruta de gran volumen a la fabricación ".

La electrónica transitoria podría tener una amplia gama de aplicaciones novedosas, en particular en el campo de la medicina. Por ejemplo, podrían usarse para fabricar catéteres que se disuelven; sensores biodegradables que controlan el riñón, corazón, y pulmones; y componentes electrónicos solubles en agua que controlan las infecciones bacterianas después de la cirugía.

En cuanto a aplicaciones medioambientales, La electrónica transitoria podría usarse como sensores que transmiten datos desde ubicaciones remotas, y luego se degradan en el suelo para eliminar los desechos.

Los investigadores planean trabajar hacia estas aplicaciones en un futuro próximo.

"Estamos trabajando en la construcción de circuitos más avanzados, y hacerlo con fundiciones comerciales, y en técnicas de ensamblaje de back-end que permitirán que estos circuitos se implementen en una variedad de sustratos poliméricos biodegradables, "Dijo Rogers.

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