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:

Гренландские акулы - рекордсмены долголетия среди позвоночных 27.06.2026

В мире живых существ продолжительность жизни варьируется от нескольких дней у некоторых насекомых до нескольких десятилетий у крупных млекопитающих. Однако среди морских обитателей есть настоящие долгожители, чей возраст поражает воображение. Гренландские акулы, населяющие холодные воды Северной Атлантики и Арктики, по праву считаются самыми долговечными позвоночными на планете, и современные научные методы позволили точно оценить масштаб их жизненного пути. Эти крупные хищники растут крайне медленно - всего на несколько сантиметров за несколько лет, достигая в итоге более пяти метров в длину. Долгое время определить точный возраст гренландских акул было практически невозможно, поскольку у них отсутствуют традиционные маркеры, такие как годовые кольца на костях или чешуе. Предположения о выдающемся долголетии существовали давно, но требовали надежного подтверждения. Прорыв наступил в 2016 году, когда международная группа ученых применила радиоуглеродный анализ к хрусталикам глаз ...>>

Субнанометровая революция от IBM 27.06.2026

В мире полупроводников непрерывная гонка за уменьшением размеров транзисторов давно уперлась в фундаментальные физические ограничения. Квантовые эффекты и атомарные масштабы делают дальнейшее традиционное масштабирование крайне сложным. Тем не менее компания IBM представила инновационную архитектуру, которая позволяет добиться производительности, сопоставимой с элементами менее 1 нанометра, открывая новые горизонты для искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений. В IBM заявили, что их новая архитектура микросхем способна разместить почти 100 миллиардов транзисторов на одном чипе. Это обеспечивает значительный прирост вычислительной мощности и энергоэффективности. Директор IBM Research и научный сотрудник Джей Гамбетта описал технологию как первую в мире с эффективным размером элементов менее 1 нм, ориентированную прежде всего на дата-центры, работающие с задачами искусственного интеллекта. По словам Гамбетты, представленное решение знаменует будущее, в котором п ...>>

Небольшой белковый ужин полезнее, чем голод 26.06.2026

Многие годы диетологи строго предупреждали о вреде еды перед сном, рекомендуя завершать ужин за несколько часов до отхода ко сну. Считалось, что ночные перекусы нарушают метаболизм, способствуют набору веса и ухудшают качество отдыха. Однако современные научные исследования постепенно меняют это устоявшееся мнение, показывая, что умеренное питание вечером может принести организму реальную пользу при правильном выборе продуктов. Британские ученые провели исследование, которое продемонстрировало негативные последствия засыпания на голодный желудок. Ощущение голода перед сном провоцирует активный выброс кортизола - гормона стресса. Это не только ухудшает засыпание и глубину сна, но и заставляет организм в защитной реакции запасать жир на будущее, что может препятствовать достижению желаемой формы. Вместо строгого отказа от пищи вечером специалисты рекомендуют небольшой белковый перекус за 30-60 минут до сна. Оптимальная порция составляет около 30 граммов белка. Такие продукты, как к ...>>

Бесплатная уборка квартир для обучения этому роботов 26.06.2026

В эпоху бурного развития робототехники одной из главных проблем остается сбор качественных данных для обучения искусственного интеллекта. Роботам необходимо понимать сложный и изменчивый реальный мир, чтобы эффективно выполнять повседневные задачи. В Нью-Йорке появился необычный проект, который решает эту проблему оригинальным способом, предлагая жителям бесплатные услуги в обмен на видеозаписи их быта. Стартап Micro AGI запустил в Нью-Йорке инициативу под названием Shift. Компания предлагает жителям бесплатную уборку квартир, а в некоторых случаях даже услуги поваров. Взамен ее сотрудники с камерами на кепках фиксируют весь процесс работы, создавая обширные наборы данных для обучения будущих роботов. Такой подход позволяет собирать информацию о том, как люди выполняют привычные домашние дела в реальных условиях. Работники приходят в дома с оборудованием, которое непрерывно записывает их действия и окружающую обстановку. Камеры подключены к смартфонам, а полученные видео становят ...>>

Леволапые и праволапые собаки 25.06.2026

Среди людей давно известно разделение на левшей и правшей, которое влияет на многие аспекты жизни и даже на особенности психики. Оказывается, подобная асимметрия характерна не только для человека, но и для многих животных, включая наших четвероногих друзей. Новое исследование итальянских ученых проливает свет на то, как собаки проявляют ведущую лапу и почему это может быть важно для их поведения и благополучия. Ученые из Университета Бари в Италии разработали специальную методику для определения ведущей лапы у собак. Они адаптировали известный "Эдинбургский опросник", который традиционно используется для выявления доминантной руки у людей. В эксперименте приняли участие 43 домашних питомца различных пород и возрастов, что позволило получить достаточно репрезентативные данные. Процесс тестирования включал несколько практических заданий. Сначала наблюдали, какой лапой собака чаще удерживает игрушку во время игры. Затем животным предлагали доставать лакомства, спрятанные под мебелью ...>>

Случайная новость из Архива Мультимедийный центр InControl автомобилей Jaguar 30.08.2014 Автомобилестроительная корпорация Jaguar Land Rover рассказала о новом мультимедийном центре InControl, который дебютирует в спортивном седане Jaguar XE. В будущем устройство, которое, по словам разработчиков, создано с нуля, появится в других автомобилях британской марки. Информационно-развлекательная система InControl оснащена 8-дюймовым сенсорным дисплеем, при помощи которого можно управлять функциями не только самого инфотеймента, но и мобильного устройства на базе iOS и Android. В рамках обещанной производителем интеграции смартфонов с автомобильной электроникой управление мобильных приложений будет продублировано на экран бортового комплекса. Таким образом, из салона машины можно будет, например, бронировать номера в отеле или искать свободные места на ближайших парковках, отметили в Jaguar. С помощью гаджета и специальной программы InControl Remote водители смогут дистанционно блокировать двери, запускать двигатель, настраивать работу климатической установки, искать машину на стоянке, вызывать экстренные службы и т. п. Мультимедийный центр поддерживает беспроводное подключение нескольких устройств для доступа в интернет при помощи Wi-Fi. Возможности системы могут быть расширены за счет сторонних программ, загружаемых отдельно. Возможно, автопроизводитель предложит собственный каталог приложений, наподобие BMW ConnectedDrive Store, где размещены клиенты для сервисов Facebook, Twitter, Pandora, Mog, Aupeo, Rhapsody, TuneIn и др. Владельцы BMW могут оплачивать покупки в онлайн-магазине прямо в автомобиле. Для этого баварский автоконцерн начал оснащать свой автотранспорт SIM-картами с интернет-доступом. Помимо информационно-развлекательной системы нового поколения, Jaguar XE получит лазерный проекционный экран Head-Up Display, позволяющий выводить на лобовое стекло данные о скорости машины, показания бортового компьютера и подсказки навигации. Официальная премьера седана Jaguar XE намечена на 8 сентября 2014 г. В этом автомобиле компания впервые в своей истории будет использовать электрический усилитель рулевого управления и электронную систему, имитирующую блокировку дифференциала. Новинка поступит в продажу в 2015 г.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026