p (Phys.org) —Os pesquisadores que trabalham em um laboratório de ciência de materiais estão literalmente assistindo seu trabalho desaparecer diante de seus olhos - mas intencionalmente. Eles estão desenvolvendo circuitos integrados solúveis em água que se dissolvem em água ou biofluidos em meses, semanas, ou mesmo alguns dias. Esta tecnologia, chamado de eletrônica transitória, poderia ter aplicações para implantes biomédicos, sensores de desperdício zero, e muitos outros dispositivos semicondutores. p Os pesquisadores, liderado por John A. Rogers na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign e Fiorenzo Omenetto na Tufts University, publicaram um estudo em uma edição recente da Cartas de Física Aplicada em que eles analisaram o desempenho e os tempos de dissolução de vários materiais semicondutores.

p O trabalho baseia-se em pesquisas anteriores, pelos autores e outros, que demonstrou que o silício - o material semicondutor mais comumente usado nos dispositivos eletrônicos de hoje - pode se dissolver na água. Embora levasse séculos para dissolver o silício em massa, camadas finas de silício podem se dissolver em tempos mais razoáveis ​​a taxas baixas, mas significativas de 5-90 nm / dia. O silício se dissolve devido à hidrólise, em que água e silício reagem para formar ácido silícico. O ácido silícico é ambiental e biologicamente benigno.

p No novo estudo, os pesquisadores analisaram as características de dissolução do dióxido de silício e tungstênio, que eles usaram para fabricar dois dispositivos eletrônicos:transistores de efeito de campo e osciladores em anel.

p Em condições biocompatíveis (37 ° C, 7,4 pH), as taxas de dissolução variaram de 1 semana para os componentes de tungstênio, entre 3 meses e 3 anos para os componentes de dióxido de silício. As taxas de dissolução podem ser controladas por vários fatores, como a espessura dos materiais, a concentração e o tipo de íons na solução, e o método usado para depositar o dióxido de silício no substrato original.

p Conforme mostrado nas imagens do microscópio, os circuitos não se dissolvem em um uniforme, modo camada por camada, mas em vez disso, alguns lugares se dissolvem mais rapidamente do que outros. Isso se deve a fraturas mecânicas nos circuitos frágeis, o que faz com que a solução penetre mais através das camadas em alguns locais do que em outros.

p Embora os materiais eletrônicos orgânicos também sejam frequentemente biodegradáveis, a eletrônica baseada em silício tem as vantagens de um desempenho geral superior e o uso de processos de fabricação de semicondutor de óxido de metal complementar (CMOS) que permitem a produção em massa.

p "A descoberta mais significativa é que existem opções de materiais, projetos de dispositivos e sequências de processamento que permitem que eletrônicos transitórios sejam produzidos em instalações de fabricação de silício convencionais, "Rogers disse Phys.org . "A consequência imediata é um custo-benefício, rota de alto volume para a manufatura. "

p A eletrônica transitória pode ter uma ampla gama de novas aplicações, em particular na área médica. Por exemplo, eles poderiam ser usados ​​para fazer cateteres que se dissolvem; sensores biodegradáveis ​​que monitoram o rim, coração, e pulmões; e eletrônicos solúveis em água que monitoram infecções bacterianas após a cirurgia.

p Quanto às aplicações ambientais, eletrônicos transitórios podem ser usados ​​como sensores que transmitem dados de locais remotos, e então se degradam no solo para eliminar o desperdício.

p Os pesquisadores planejam trabalhar para essas aplicações em um futuro próximo.

p “Estamos trabalhando na construção de circuitos mais avançados, e fazendo isso com fundições comerciais, e em técnicas de montagem de back-end que permitirão que esses circuitos sejam implantados em uma variedade de substratos de polímero biodegradável, "Rogers disse. p © 2015 Phys.org