ساخت نیمه‌هادی‌های خودترمیم شونده که در بدن انسان کار می‌کنند

تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور دونگهی سون و پروفسور جین‌هونگ پارک از دانشگاه سونگکیونگ‌کوان، مدارهای بیوالکترونیکی سفارشی را با استفاده از نیمه‌هادی‌های خودترمیمی انعطاف‌پذیر توسعه داده‌اند که می‌توان آن‌ها را مانند قطعات لگو بدون نیاز به لحیم‌کاری یا فرآیندهای اتصال جداگانه مونتاژ کرد.

دانشگاه سونگکیونگ‌کوان (Sungkyunkwan University) با موفقیت فناوری نوآورانه‌ای را در زمینه نیمه‌هادی‌های خودترمیمی مدولار توسعه داده است که امکان تغییر عملکرد و بازچینی مدارها را به دلخواه فراهم می‌آورد. این فناوری نوین به ویژه در توسعه دستگاه‌های هوشمند قابل کاشت و پوشیدنی کاربرد خواهد داشت، چرا که قادر است عملکرد خود را حتی پس از کاشت در بدن یا جدا شدن از سیستم حفظ کند.

با پیشرفت فناوری‌های پوشیدنی و قابل کاشت، قطعات الکترونیکی به صورت «پوست الکترونیکی» انعطاف‌پذیر و مقاوم در آمده‌اند. با این حال، پوست‌های الکترونیکی موجود پس از طراحی عملکرد و شکل خود، تغییرات و تعدیلات بیشتری را نمی‌پذیرند که این محدودیتی برای ایجاد سیستم‌های شخصی‌سازی‌شده و استفاده در دستگاه‌های قابل کاشت ایجاد می‌کند و همچنین آن‌ها را در برابر آسیب‌دیدگی آسیب‌پذیر می‌سازد. اما این فناوری مدولار جدید توانسته است این مشکلات را حل کند و امکان انعطاف‌پذیری و مقاومت بیشتر را فراهم آورد.

این تیم تحقیقاتی برای رسیدن به این هدف، پلیمرهای خودترمیمی را در ساختار ترانزیستورهای نیمه‌هادی که یکی از اجزای کلیدی دستگاه‌های الکترونیکی هستند، به‌کار بردند. این پلیمرهای خودترمیمی قادرند پس از آسیب‌دیدگی عملکرد خود را بازیابی کنند. این پلیمرهای هوشمند می‌توانند نقص‌ها را در پلیمرهای آسیب‌دیده شناسایی کرده و ساختار آن‌ها را دوباره ترمیم کنند. الکترودها و نیمه‌هادی‌ها با استفاده از نانولوله‌های کربنی و نیمه‌هادی‌های آلی مبتنی بر پلیمرهای الاستیک تولید شدند و لایه عایق نیز با پوشاندن پلیمر خودترمیمی به صورت لایه نازک اعمال گردید.

در آزمایش‌ها مشخص شد که ترانزیستورهای خودترمیمی حتی در محیط‌های زیر آب نیز عملکرد مناسبی دارند و در آزمایش‌های بیوکامپاتیبلیتی و تجربیات حیوانی نیز ثابت شد که این ترانزیستورها پس از یک هفته کاشت در بدن، عملکرد الکتریکی خود را حفظ می‌کنند.

این ترانزیستورها در طراحی‌های مدولار مدار به‌کار گرفته شدند که می‌توانند با تغییر عملکرد یا تحت فشارهای مکانیکی تغییر کنند و همچنان عملکرد خود را حفظ کنند. یکی از نمونه‌های کاربردی این فناوری، یک سیستم پوست الکترونیکی پوشیدنی است که در هنگام لمس، تعامل بصری ایجاد می‌کند.

پروفسور دونگهی سون اظهار داشت: «فناوری مدارهای الکترونیکی کشسان و مدولار خودترمیمی می‌تواند در آینده در دستگاه‌های درمانی مغز و اعصاب، حسگرهای قابل کاشت و پوست‌های مصنوعی هوشمند در زمینه‌های بهداشت و بیوالکترونیک کاربرد داشته باشد.» پروفسور جین‌هونگ پارک نیز افزود: «با پیشرفت قابلیت‌های خودترمیمی، انتظار می‌رود این فناوری به سیستم‌های هوشمند خودترمیمی با مکانیزم دایره‌ای برای شناسایی نقص‌ها، خودتشخیص و خودبازسازی تبدیل شود.»

این تحقیق در تاریخ ۱۹ مه ۲۰۲۵ در نشریه بین‌المللی Nature Electronics منتشر شد و این دستاورد به‌عنوان یک پیشرفت مهم در زمینه بیوالکترونیک شناخته می‌شود. این فناوری نوآورانه که به‌ویژه در حوزه بهداشت و درمان پتانسیل بالایی دارد، می‌تواند تحولی در ساخت دستگاه‌های پزشکی و پوشیدنی هوشمند ایجاد کند. توانایی خودترمیمی این نیمه‌هادی‌ها می‌تواند موجب افزایش عمر مفید و کارایی این دستگاه‌ها شود و در نتیجه، تجربه‌ای بهتر و بهینه‌تر برای کاربران فراهم کند.

منبع خبر