Инженеры-механики из Университета Карнеги-Меллона сделали очередной шаг к созданию нового класса электроники, которая впервые будет мягкой и похожей на живые организмы. Они разрабатывают транзисторы из металлического сплава индия и галлия, который является жидким при комнатной температуре. Потенциальные применения «текучих» компьютеров на подобных транзисторах варьируют от биосовместимых мониторов болезней до роботов, изменяющих форму.
Ученые надеются применить эту технологию для роботов.
До недавнего времени единственным примером жидкой электроники были микропереключатели, состоящие из крошечных стеклянных трубок с шариком из ртути внутри, который сдвигает переключатель, когда перемещается между двумя проводами. По существу, жидкостный транзистор является гораздо более сложным переключателем, сделанным из жидкого металлического сплава, который нетоксичен, поэтому его можно добавлять в резину для создания мягких растягиваемых конфигураций.
Благодаря редким металлам удалось создать новейшие транзисторы.
В отличие от ртутного переключателя, в котором наклон трубки закрывает контур, жидкостный транзистор работает, открывая и закрывая соединение между металлическими каплями, используя направленное поверхностное напряжение. Когда жидкость течет в одном направлении, капли объединяются и цепь замыкается. Если она течет в другом направлении, капля расщепляется и цепь размыкается.
Исследователи Кармель Маджиди и Джеймс Виссман из Лаборатории Soft Machines в Carnegie Mellon говорят, что чередование открытия и закрытия переключателя позволяет имитировать транзистор благодаря феномену капиллярной нестабильности. «Мы постоянно наблюдаем капиллярную неустойчивость, - объясняет Маджиди. - Если открыть кран и скорость потока воды будет очень низкой, иногда можно увидеть расщепление струи на отдельные капли. Это называется нестабильностью типа Релея-Тейлора».
Испытывая капли в ванне с гидроксидом натрия, инженеры обнаружили, что существует связь между напряжением и электрохимической реакцией, когда напряжение создает градиент при окислении на поверхности капли, изменяя поверхностное натяжение и заставляя капли разделяться на две части. Что более важно, свойства переключателя действовали как транзистор.
«У нас есть две капли, которые аналогичны электродам в обычном транзисторе, и мы можем использовать этот программируемый эффект формы, чтобы замыкать и размыкать схему, - говорит Маджиди. - В конечном итоге можно использовать этот эффект для создания физически реконфигурируемых схем. Это может быть структура, которая в процессе работы претерпевает существенные физические деформации. К примеру, это может быть летающий робот, который имитирует свойства птицы».
Исследователи утверждают, что новый жидкостный транзистор открывает перспективу создания миниатюрных жидких компьютеров, которые будут биосовместимыми и могут напрямую взаимодействовать с тканями организма, чтобы действовать как мониторы болезней или помогать пациентам с инсультом восстановить функции мозга.
Источник: https://oko-planet.su/science/sciencenews/400135-uchenye-sozdali-tranzistory-kotorye-pozvolyat-postroit-pervyy-zhidkiy-kompyuter.html
