Лазерная печать микросхем как альтернатива кремнию

27.04.2026

Индустрия электроники постепенно уходит от исключительно кремниевых и пластиковых решений в сторону более гибких, дешевых и экологичных материалов. Одним из наиболее необычных направлений стала так называемая бумажная электроника, где привычный лист бумаги превращается в основу для работающих электронных схем. Именно в этой области исследователи из Лаборатории биоэлектроники и микросхем Бингемтонского университета предложили принципиально новый подход к созданию микросхем.

Ученые разработали технологию, при которой электронные схемы формируются прямо на пергаментной бумаге с помощью стандартного углекислотного лазера. Особенность используемого материала заключается в тонком силиконовом покрытии, придающем бумаге гидрофобные свойства и защищающем ее от влаги. Лазер точечно удаляет это покрытие, создавая рисунок будущей схемы и обнажая целлюлозные волокна, способные впитывать жидкость.

Далее в образованные лазером микроскопические каналы вводятся водные чернила, которые формируют функциональные элементы: резисторы, конденсаторы, а также электрические соединения и более сложные аналоговые схемы. Как объясняет руководитель проекта, профессор Сокхеун Чой, лазер фактически "программирует" бумагу, делая ее либо проводящей, либо изолирующей в строго заданных областях.

Эта разработка стала итогом более чем десятилетней работы в направлении, которое сам Чой называет бумажной электроникой. С самого начала исследований в Бингемтонском университете он ставил вопрос о том, может ли бумага заменить традиционные материалы в одноразовых электронных устройствах, сочетая функциональность с экологичностью и низкой стоимостью производства.

Первые шаги в этом направлении были сделаны еще в 2015 году, когда команда создала бумажную биобатарею размером со спичечный коробок, способную генерировать электричество с помощью бактерий. Позднее появились и более сложные решения: батареи в форме сюрикена, устройства, активируемые слюной, носимые источники энергии, использующие пот человека, а также биобатареи в капсулах, рассчитанные на работу внутри организма. Параллельно развивались бумажные биосенсоры для медицинской диагностики и экологического мониторинга.

Как отмечает Сокхеун Чой, конечная цель этих разработок заключалась в создании полностью автономной одноразовой электронной системы на бумажной основе. После разработки источников питания и сенсоров ключевым недостающим элементом оставались именно электронные схемы - резисторы, конденсаторы и соединения, обеспечивающие работу всей системы как единого устройства.

В 2024 году исследователи уже показали первую интегрированную бумажную печатную плату, созданную с использованием восковых трафаретов на хроматографической бумаге. Однако эта технология имела ограничения: при нагреве воск растекался, а минимальный размер элементов составлял около 1 мм, что не позволяло создавать компактные устройства высокого уровня интеграции.

Переход к лазерной обработке и пергаментной бумаге решил эти проблемы. Лазер формирует четкие гидрофильные каналы шириной до 250 мкм с расстоянием между ними около 300 мкм, полностью исключая эффект растекания. Чой подчеркивает, что точность здесь определяется исключительно размером лазерного пятна, что делает процесс предсказуемым и стабильным.

Практические испытания показали, что на такой платформе можно создавать полноценные электронные компоненты: резисторы с регулировкой сопротивления в диапазоне трех порядков, межсоединения с сопротивлением около 1 Ом на 6,4 см2, а также конденсаторы с емкостью от микрофарад до миллифарад. На основе этих элементов уже формируются RC-фильтры и другие базовые схемы.

Важным преимуществом технологии является ее экологичность. Используются только водные чернила без токсичных металлов и органических растворителей, а сами устройства полностью биоразлагаемы и распадаются в почве за несколько недель или могут быть быстро уничтожены сжиганием. При необходимости долговременной работы силиконовое покрытие обеспечивает защиту от влаги и механических повреждений, не влияя на электрические свойства.

Потенциальные области применения включают медицинские повязки, способные отслеживать инфекции и затем безопасно разлагаться, а также интеллектуальные этикетки для логистики, контролирующие температуру и влажность товаров в цепочке поставок. Таким образом, разработка команды Бингемтонского университета открывает путь к новым классам дешевой, гибкой и экологичной электроники.

<< Назад: Соседи формируют вашу микрофлору 27.04.2026

>> Вперед: Психологическое состояние и старение 26.04.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Соседи формируют вашу микрофлору 27.04.2026

Ученые уже давно рассматривают человека не как изолированный организм, а как сложную экосистему, тесно связанную с микромиром внутри и вокруг него. Особенно активно исследуется кишечная микрофлора, от которой зависят пищеварение, иммунитет и даже некоторые аспекты поведения. Новая работа Университета Восточной Англии добавляет к этому пониманию еще один важный слой: оказывается, состав микробиоты может изменяться под влиянием людей, с которыми мы живем рядом. Чтобы проверить, как социальные контакты влияют на передачу микробов, исследователи обратились к природной модели - сейшельской камышовке (Acrocephalus sechellensis), небольшой певчей птице, обитающей на острове Кузен на Сейшельских островах. Этот вид оказался особенно удобным для наблюдений, поскольку птицы живут изолированно и не покидают остров, что позволяет отслеживать их биологические и социальные связи на протяжении всей жизни. В рамках многолетнего исследования ученые собирали сотни образцов птичьего помета, анализир ...>>

Лазерная печать микросхем как альтернатива кремнию 27.04.2026

Индустрия электроники постепенно уходит от исключительно кремниевых и пластиковых решений в сторону более гибких, дешевых и экологичных материалов. Одним из наиболее необычных направлений стала так называемая бумажная электроника, где привычный лист бумаги превращается в основу для работающих электронных схем. Именно в этой области исследователи из Лаборатории биоэлектроники и микросхем Бингемтонского университета предложили принципиально новый подход к созданию микросхем. Ученые разработали технологию, при которой электронные схемы формируются прямо на пергаментной бумаге с помощью стандартного углекислотного лазера. Особенность используемого материала заключается в тонком силиконовом покрытии, придающем бумаге гидрофобные свойства и защищающем ее от влаги. Лазер точечно удаляет это покрытие, создавая рисунок будущей схемы и обнажая целлюлозные волокна, способные впитывать жидкость. Далее в образованные лазером микроскопические каналы вводятся водные чернила, которые формируют ф ...>>

Психологическое состояние и старение 26.04.2026

Наука все чаще рассматривает старение не только как биологический процесс, но и как явление, тесно связанное с психологическим состоянием человека. Эмоциональное благополучие, уровень стресса и ощущение социальной включенности могут напрямую влиять на то, как быстро изнашивается организм на клеточном уровне. Китайские исследователи провели масштабный анализ данных людей старше 45 лет и обнаружили важную закономерность: такие факторы, как одиночество и субъективное ощущение несчастья, связаны с ускорением биологического старения примерно на 1,65 года. Иными словами, внутреннее эмоциональное состояние может "добавлять" организму лишний возраст даже при одинаковом паспортном возрасте. Чтобы получить более точную оценку биологического старения, ученые использовали комплексный подход. В их анализ вошли 16 биомаркеров крови, семь биометрических параметров, а также данные, связанные с биологическим полом участников. Такой набор позволил сформировать более многослойную картину состояния ...>>

BMW i7 2027 26.04.2026

Компания BMW представила обновленный флагманский седан BMW i7 модельного года 2027, который стал заметным шагом в эволюции линейки. Внешность автомобиля сохранила узнаваемые черты бренда, однако была переосмыслена в стилистике Neue Klasse. Фирменная решетка радиатора стала шире и ниже, получив светодиодную подсветку, а передняя оптика разделилась на два уровня: основные фары смещены вниз, а тонкие дневные ходовые огни расположены выше. Задняя часть получила удлиненные фонари и обновленный матовый логотип, подчеркивающий современный характер модели. Интерьер BMW i7 2027 года во многом строится вокруг новой системы Panoramic iDrive. Она выводит информацию на всю нижнюю часть лобового стекла, создавая расширенное поле визуализации данных для водителя. Центральную роль по-прежнему играет 17,9-дюймовый дисплей, а передний пассажир впервые получает собственный экран диагональю 14,6 дюйма, который автоматически затемняется при отвлечении водителя. Задняя часть салона остается ориенти ...>>

Новизна корма влияет на кошачий аппетит 25.04.2026

Пищевое поведение животных часто кажется простым, но на деле оно зависит от множества тонких сенсорных и когнитивных механизмов. Особенно это заметно у кошек, чьи предпочтения в еде могут меняться не только из-за насыщения, но и из-за восприятия вкуса и запаха. Новое исследование японских ученых позволило точнее понять, почему питомцы нередко оставляют корм в миске. В лабораторных условиях исследователи из Японии наблюдали за двенадцатью кошками, чтобы изучить, как меняется их аппетит при повторяющемся питании. Животным поочередно предлагали шесть видов промышленного сухого корма, обозначенных от A до F, что позволило сравнить их предпочтения и оценить стабильность потребления. В ходе экспериментов выяснилось, что корм F оказался наиболее привлекательным для кошек и заметно опережал остальные варианты по уровню потребления. Однако даже он не сохранял свою "привлекательность" при многократном повторении: когда один и тот же корм предлагали шесть раз подряд в течение двух часов, жи ...>>

Случайная новость из Архива Спиновая ячейка памяти из платиновой клетки 25.11.2013 Физики смогли создать относительно стабильную спиновую ячейку памяти, поместив атом гольмия в особую "клетку" из атомов платины, которая изолирует его от воздействия внешнего мира и позволяет сохранять состояние спина электрона свыше 6 минут, говорится в статье в журнале Nature. В последние десятилетия физики активно изучают квантовые свойства электронов и атомов и пытаются приспособить их для создания электронных приборов. В обычной микроэлектронике информация представляется с помощью электрического заряда. В спиновой электронике, или спинтронике, информация представляется с помощью спина электрона - направления вращения частицы. Вульф Вульфхекель из Технологического института в Карлсруэ (Германия) и его коллеги сделали большой шаг на пути создания таких устройств, научившись стабилизировать спин электрона на длительное время, в сотни раз превышающее предыдущие рекорды. Ключевым открытием авторов статьи стало создание особой "клетки" из атомов платины, создающей "мертвую зону" внутри себя. Данная конструкция представляет собой микроскопическую пластину, атомы платины внутри которой объединены в равносторонние "треугольники". В центр одного из таких треугольников ученые поместили атом гольмия, редкоземельного металла из ряда лантаноидов, который обладает необычными магнитными и квантовыми свойствами. Благодаря наличию "клетки", электроны во внешних оболочках гольмия защищены от помех и действия окружающей среды. Когда ученые попытались записать и считать состояние спина в такой "ячейке памяти", они обнаружили, что она сохраняет стабильность на протяжении шести минут, что является абсолютным рекордом на сегодняшний день. Более того, по расчетам физиков, данный прибор, в отличие от других образцов спинтроники, сможет работать и при относительно высоких температурах, до минус 173 градусов Цельсия. Как полагают авторы статьи, их детище свидетельствует о возможности создать высокотемпературную спинтронику и использовать ее в практических целях.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026