(PhysOrg.com) -- Integreringen av elektronik med material öppnar upp en värld av möjligheter, vars yta bara skrapas. Professor Arokia Nathan har börjat på universitetet för att tillträda en ny professor i teknik, där han kommer att utforska tillämpningen av forskning som gör att vi kan skymta en värld som konkurrerar med våra vildaste framtidsdrömmar.

De potentiella tillämpningarna för nanofotonik och nanoelektronik är verkligen häpnadsväckande, antyder randen av en revolution i gränssnitt mellan människa och maskin som kan göra science fiction till verklighet. Från interaktivt papper till kläder som genererar energi och lätta material med röntgenfunktioner, Att väva in elektronik i byggstenarna i vardagliga material kommer utan tvekan att påverka hur vi lever i framtiden.

Electrical Division i Department of Engineering leder laddningen för Cambridge, både vad gäller grundforskning och tillämpning inom industrin. Även om forskning naturligtvis är väsentlig, av nästan lika stor betydelse inom områden som nanoelektronik visar verkliga tillämpningar, demonstrera teknikens potential för industrin genom prototypframställning, och uppmuntra investeringar från hela världen.

För att underlätta detta tillvägagångssätt, universitetet har nyligen rekryterat professor Arokia Nathan från University College London (UCL) till en ny ordförande för fotoniska system och bildskärmar. Nathan, världsledande inom utvecklingen av displayteknik, kommer att arbeta mellan de tre primära grupperna inom Electrical Engineering Division (elektroniska material, fotonik och energi), fungera som en kanal och katalysator för idéer och forskning.

"För mig är detta en fantastisk möjlighet att samarbeta med forskare på toppen av deras spel, arbetar med denna idé om system som kan integrera funktionalitet som kommunikation och energi i material för att förbättra vardagen, " förklarade han. En av hans primära visioner för Cambridge är grunden för ett nytt designcenter för att demonstrera potentialen hos denna teknik för industrin genom prototyper och för att uppmuntra investeringar från hela världen.

Initialt, Professor Nathan och kollegor inom avdelningen kommer att utveckla elektroniska system som sömlöst kan läggas på ett material eller substrat, som plast eller polyester, med inbyggda transistorer och sensorer för sändning och mottagning av information. På UCL, Nathan och ett team av medarbetare från CENIMAT/FCTUNL, Portugal visade den första växelriktaren och andra kretsbyggstenar på ett papper, representerar det första steget mot animerade bilder och videor på tidningssidor.

Makt är en viktig fråga för dessa processer att ta itu med. "Om en tidning har elektroniska displayer som en integrerad del av en sida, då måste den täcka sin egen kraft, säger Nathan. "Solenergi kommer att vara ett stort fokus i arbetet. Jag kan se att det börjar bli vanligt att kläder har inbyggd elektronik som genererar energi från solenergi och till och med kroppsvärme, i huvudsak dubbelt så mycket som ett batteri som kan ladda din telefon när den ligger i fickan.

Detta kan kopplas till det som kallas "grön sändning", att bygga en bild av en individ som självförsörjer sin bärbara elektronik när de är ute och går. "De här bärbara enheterna som annars ligger overksamma skulle kunna skicka ut information med mycket låga bithastigheter utan att använda mycket energi. Det kan alltid vara aktivt – det är här vår fotonikgrupp har expertis, säger Nathan. "Det är lätt att se hur dessa teknologier kan tilltala stor industri, från klädtillverkare till förlag, och absolut militären."

Nanotrådar kommer att vara ett viktigt undersökningsområde för Nathan under de kommande åren. Dessa strukturer har ett extraordinärt förhållande mellan längd och bredd, bara några nanometer i diameter, och en mycket större kapacitet vad gäller hastighet. "Enhetligt spridd över stora områden, ledningarna kan resultera i miljontals transistorer på ett enda A4-ark, till exempel, säger Nathan.

"Även om det inte har gjorts ännu, vi kommer att arbeta med detta i ett försök att matcha hastigheterna för ett Pentium-liknande chip, skalad till A4. Pentium-chips kostar 10 dollar per kvadratcentimeter, medan en nano-tunnfilmstransistor kan kosta så lite som 10 cent per kvadratcentimeter, ett mycket billigare alternativ.”

Branscher som biomedicin skulle också kunna dra stor nytta av denna sammanflätning av nanoelektronik i material. "Du kan förutse en tid då du kan ta röntgen till patienten snarare än vice versa, säger Nathan. "Patienter kan ligga på en yta vävd med elektronik, så att data kan sändas direkt från materialet. Du kunde inte göra det här med Pentium-liknande chips på grund av avkastnings- och kostnadsproblem."

”Med dessa okonventionella material har du stor frihet. Vi tror att detta tillvägagångssätt för kretsar i substrat kommer att leda till skapandet av smarta substanser, och när du börjar tänka på möjliga tillämpningar, det är svårt att sluta:kirurgens handskar med smart hud, väggar i ett hus som lagrar energi och genererar storskaliga skärmar, tidningar med interaktiv video på sidorna, enheter som löser gifterna i vatten, bio-gränssnitt i mobiltelefoner med diagnostiska funktioner, kläder som genererar energi – möjligheterna är oändliga!”