Cambridges ingenjörer har utvecklat en högpresterande tryckt transistor med flexibilitet för användning i bärbar och implanterbar elektronik.

En transistor är en halvledarkomponent som används för att fungera som en elektrisk omkopplare och/eller för att förstärka ström, så att strömmen som flyter genom den kan styras av en elektrisk signal.

Forskarnas bläckstråletryckta transistor är tillräckligt känslig för att exakt detektera elektrofysiologiska signaler från huden när den används tillsammans med en bärbar enhet. I den virtuella miljön, till exempel, spårning av subtila ögonrörelser genom elektrookulografi behövs för en bättre, mer realistisk skildring som förlitar sig på, till exempel, skärpedjupsrendering. Jämfört med andra tunnfilmsteknologier som kisel eller metalloxider, transistorns strömförbrukning är tusen gånger mindre och signal-brusförhållandet hundra gånger bättre.

Resultaten, redovisas i tidskriften Vetenskap , demonstrera potentialen i att använda lågkostnadsteknik för bläckstråleutskrift för att direkt integrera biomaterial med elektronik, för att skapa nya applikationer i framkanten av elektronik-biologigränssnittet, som spårning av ögonrörelser i virtuell och förstärkt verklighet.

"Detta är första gången en så högpresterande tryckt transistor har uppnåtts som visar god tillförlitlighet under flera månader, utan att ändra egenskaper, " sa Dr Chen Jiang, tidningens första författare, tidigare från avdelningen för elektroteknik vid Institutionen för teknik. "Denna transistor förbättrar typiska organiska transistorer som har en lägre nivå av tillförlitlighet på bara några dagar eller till och med några timmar." Under 2018, Dr Jiang tilldelades IEEE Electron Devices Society Ph.D. Studentstipendium för att främja och stödja forskning om elektronenheter.

Dr David Hasko, tidningens medförfattare från Institutionen för teknik, sa:"Denna applikation visar ytterligare ett exempel på hur det är möjligt att tillverka en hel krets med bara en enda, mycket prisvärd, bläckstråleutskriftsverktyg som placerar en tillverkningsanläggning inom räckhåll för de flesta universitetsavdelningar. Det skulle vara ett utmärkt sätt att introducera, till exempel, designregler och mikrotillverkning på ett praktiskt sätt."

Professor Arokia Nathan, den tidigare ordföranden för fotoniska system och bildskärmar vid Institutionen för teknik, som ledde forskningen, tillade:"Resultatet av den här forskningen är mycket spännande. En nära idealisk prestanda för till stor del oberoende transistorer och kretsar av designregel är den avgörande demonstrationen av hur man uppnår låg effekt, hög signalupplösning analogt sensorgränssnitt med låg kostnad, förenklade trycktekniker." Professor Nathan är nu en entreprenör som driver sina egna högteknologiska nystartade företag.

Professor Manohar Bance, Ordförande för otologi och skallbaskirurgi, University of Cambridge och hederskonsult, Cambridge Universities Hospitals Foundation Trust, sade:"Denna teknik representerar ett stort steg framåt för att effektivt och exakt mäta biologiska signaler. Framtiden kommer att omfatta realtidsmätning av signaler från många biologiska system och deras inkorporering i övervakning av motorassistans och diagnostik i realtid. Gränssnittet mellan biologi och elektronik är ett grundläggande område att utveckla för att förverkliga denna framtid."