Forschung -

Fadenbasierte Transistoren

Für die Echtzeitüberwachung von medizinischen Biomarkern ist kleine und flexible Elektronik notwendig, die meist aus biegsamen Metall- sowie Halbleiterstrukturen oder leitfähigen Polymeren besteht. Als Alternative dazu haben Forscher Transistoren aus Nanofäden hergestellt, die sich direkt auf die Haut auftragen oder transdermal einnähen lassen.

Eine Studie der Tufts University, Nähe Boston, zeigt erstmals, wie fadenbasierte Transistoren (Thread-based Transistors, TBTs) zu einfachen Logikelementen oder komplexeren ICs verschaltet werden können. Ein TBT besteht aus einem Leinenfaden, der mit Kohlenstoffnanoröhren beschichtet wird. An dem Faden sind zwei dünne Golddrähte befestigt, Source und Drain. Ein leicht geformtes, kolloidal dispergiertes Gel, das sich aus Siliziumdioxidnanopartikeln und einer ionischen Flüssigkeit aus 1-Ethyl-3-Methylimidazolium-Bis(trifluormethyl­sulfonyl)imid (EMI TFSI) zusammensetzt, umgibt den Faden. Daran ist ein dritter Draht, das Gate, befestigt, das der Ansteuerung des halbleitenden Netzes dient.

Im Vergleich zu gängiger flexibler Elektronik erreichen die multifilamentierten Textilfasern eine höhere Flexibilität und kommen bei der Herstellung ohne Reinraum aus. Außerdem sind sie hautfreundlich und lassen sich ohne Polymersubstrat auftragen oder mit einer Nadel unter der Haut anbringen.

In vorhergehenden Projekten entstanden bereits fadenbasierte Temperatur-, Glukose-, Dehnungs- und optische Sensoren sowie mikrofluide Fäden, die Gewebeproben entnehmen oder Medikamente abgeben. Die TBTs sollen nun diese Komponenten ansteuern.

Zu Testzwecken erstellten die Forscher einen TBT-Multiplexer und verbanden ihn mit einem Sensorarray, das Natrium- und Ammoniumionen nachweisen kann – wichtige Biomarker für Herz-Kreislauf-, Leber- und Nierenfunktionen.

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