Ph.D. student Lee-Lun Lai laadt een bakje in een 3D-microprinter om te demonstreren hoe polymeertransistors sneller, goedkoper en duurzamer kunnen worden gemaakt. Krediet: David Callahan-KTH Koninklijk Instituut voor Technologie
De snelheid van innovatie op het gebied van bio-elektronica en kritische sensoren krijgt een nieuwe impuls met de onthulling van een eenvoudige, tijdbesparende techniek voor het snel prototypen van apparaten.
Een onderzoeksteam van het KTH Royal Institute of Technology en de Universiteit van Stockholm rapporteerde een eenvoudige manier om elektrochemische transistors te fabriceren met behulp van een standaard Nanoscribe 3D-microprinter. Zonder cleanroomomgevingen, oplosmiddelen of chemicaliën hebben de onderzoekers aangetoond dat 3D-microprinters kunnen worden gehackt om halfgeleidende, geleidende en isolerende polymeren met laserprints en micropatronen te produceren.
Anna Herland, hoogleraar Micro- en Nanosystemen bij KTH, zegt dat het printen van deze polymeren een belangrijke stap is in het prototypen van nieuwe soorten elektrochemische transistors voor medische implantaten, draagbare elektronica en biosensoren.
De techniek zou tijdrovende processen kunnen vervangen die een dure cleanroomomgeving vereisen. Ook zouden er geen oplosmiddelen en ontwikkelbaden nodig zijn die een negatief effect op het milieu hebben, zegt co-auteur van het onderzoek, Erica Zeglio, onderzoeker bij Digital Futures, een onderzoekscentrum dat gezamenlijk wordt beheerd door het KTH Royal Institute of Technology en de Universiteit van Stockholm.
“De huidige methoden zijn gebaseerd op dure en niet-duurzame cleanroompraktijken”, zegt Zeglio. “De methode die we hier hebben voorgesteld, doet dat niet.”
Polymeren zijn kerncomponenten van veel bio-elektronische en flexibele elektronische apparaten. De toepassingen zijn divers, waaronder het monitoren van levende weefsels en cellen en het diagnosticeren van ziekten via point-of-care-testen.
“Snelle prototyping van deze apparaten is tijdrovend en kostbaar”, zegt Herland. “Het belemmert de wijdverbreide adoptie van bio-elektronische technologieën.”
Met behulp van ultrasnelle laserpulsen creëert de nieuwe methode mogelijkheden voor snelle prototyping en schaalvergroting van apparaten op microschaal voor de bio-elektronica, zegt co-auteur en KTH-professor Frank Niklaus. De methode zou ook kunnen worden gebruikt voor het vormen van patronen in andere zachte elektronische apparaten, zegt hij. Het team paste de nieuwe methode toe om complementaire omvormers en enzymatische glucosesensoren te vervaardigen.
Herland zegt dat de methode het onderzoek naar bio-elektronische apparaten kan bevorderen en de time-to-market aanzienlijk kan verkorten.
“Dit schept ook de mogelijkheid om een deel van de huidige componenten te vervangen door goedkopere en duurzamere alternatieven”, zegt ze.
De onderzoekers gepubliceerd hun resultaten in het tijdschrift Geavanceerde wetenschap.
Meer informatie:
Alessandro Enrico et al., Cleanroom-vrije directe lasermicropatronen van polymeren voor organische elektrochemische transistors in logische circuits en glucosebiosensoren, Geavanceerde wetenschap (2024). DOI: 10.1002/advs.202307042
Geleverd door KTH Royal Institute of Technology
