Soluble electronics
Scientists are developing electronics that can be eaten, flushed into the toilet, dissolved in the rain, presented to the enemy or implanted in the body. Soluble electronic devices open up completely new possibilities in a wide variety of fields.
The US defense agency DARPA is funding the development of soluble electronics. The military really needs technology that would prevent secret electronics from falling into enemy hands. Currently, the latest robots, ground, surface, underwater and air, are a valuable trophy, as the main secret in any of them is electronic components and software.
Electronics, commissioned by the Pentagon by Professor John Rogers of the University of Illinois at Urban-Champaign, will be protected from intrusion. It will decompose in the presence of water or another catalyst. Such electronics will be useful in the army, medicine, industry and many other areas.
John Rogers reports on recent advances in the development of soluble electronics and believes that biodegradable electronics will be tested in humans in a year or two. Currently, scientists can already demonstrate a small, nail-sized microcircuit made of silicon, magnesium and silk, which in 1 minute is destroyed by contact with water. After water droplets get in, the microcircuit begins to curl up into a tube, after which the transistors and diodes are destroyed, and the electronics turn into garbage. In 2 hours, the integrated circuit is completely dissolved in a glass of water. Earlier last year, soluble electronics was implanted in the body of an experimental mouse. The implant locally produced enough heat to kill the bacteria causing postoperative infections. After 2 weeks, the electronic implant dissolved in the mouse body without obvious side effects for the animal.
There are two challenges today in creating soluble electronics: controlled dissolution and biocompatibility. At the first moment, everything is clear: I would not want the radio station or the aircraft control unit to suddenly fail during operation. While water is used to initiate destruction, that is, electronics can die from loss of tightness of the case, rupture of the capsule with water as a result of UAV impact on the ground or, for example, on a radio command. Biocompatibility is achieved by the use of substances such as zinc oxide or magnesium, which are absorbed in small amounts by body tissues without negative consequences. Similarly developed and prototypes of biodegradable batteries.
New electronics can make a small revolution in the very concept of the use of electronic devices. For example, various sensors can be dumped into the soil and the ocean without fear
environmental pollution. In medicine, soluble electronics can be used to monitor the condition of the implant (prosthesis, transplanted organ). A soluble chip can not only detect the first signs of rejection, but also, for example, by using local heating to destroy bacteria. After some time, such a chip will completely dissolve. In the longer term, according to Rogers after 10 years, soluble electronics will become commonplace. We will get used to the fact that the smartphone can be thrown into the toilet, where it will completely dissolve without harm to the environment. Medical tests will be an implantable chip that will take readings for several days, and then disappear by itself. In the military sphere, the changes will be even more significant: robots will safely invade enemy territory, reconnaissance UAVs will more often fly into the airspace of other states, and network technologies on the battlefield will become even more widespread.
Scientists are developing electronics that can be eaten, flushed into the toilet, dissolved in the rain, presented to the enemy or implanted in the body. Soluble electronic devices open up completely new possibilities in a wide variety of fields.
The US defense agency DARPA is funding the development of soluble electronics. The military really needs technology that would prevent secret electronics from falling into enemy hands. Currently, the latest robots, ground, surface, underwater and air, are a valuable trophy, as the main secret in any of them is electronic components and software.
Electronics, commissioned by the Pentagon by Professor John Rogers of the University of Illinois at Urban-Champaign, will be protected from intrusion. It will decompose in the presence of water or another catalyst. Such electronics will be useful in the army, medicine, industry and many other areas.
John Rogers reports on recent advances in the development of soluble electronics and believes that biodegradable electronics will be tested in humans in a year or two. Currently, scientists can already demonstrate a small, nail-sized microcircuit made of silicon, magnesium and silk, which in 1 minute is destroyed by contact with water. After water droplets get in, the microcircuit begins to curl up into a tube, after which the transistors and diodes are destroyed, and the electronics turn into garbage. In 2 hours, the integrated circuit is completely dissolved in a glass of water. Earlier last year, soluble electronics was implanted in the body of an experimental mouse. The implant locally produced enough heat to kill the bacteria causing postoperative infections. After 2 weeks, the electronic implant dissolved in the mouse body without obvious side effects for the animal.
There are two challenges today in creating soluble electronics: controlled dissolution and biocompatibility. At the first moment, everything is clear: I would not want the radio station or the aircraft control unit to suddenly fail during operation. While water is used to initiate destruction, that is, electronics can die from loss of tightness of the case, rupture of the capsule with water as a result of UAV impact on the ground or, for example, on a radio command. Biocompatibility is achieved by the use of substances such as zinc oxide or magnesium, which are absorbed in small amounts by body tissues without negative consequences. Similarly developed and prototypes of biodegradable batteries.
New electronics can make a small revolution in the very concept of the use of electronic devices. For example, various sensors can be dumped into the soil and the ocean without fear
environmental pollution. In medicine, soluble electronics can be used to monitor the condition of the implant (prosthesis, transplanted organ). A soluble chip can not only detect the first signs of rejection, but also, for example, by using local heating to destroy bacteria. After some time, such a chip will completely dissolve. In the longer term, according to Rogers after 10 years, soluble electronics will become commonplace. We will get used to the fact that the smartphone can be thrown into the toilet, where it will completely dissolve without harm to the environment. Medical tests will be an implantable chip that will take readings for several days, and then disappear by itself. In the military sphere, the changes will be even more significant: robots will safely invade enemy territory, reconnaissance UAVs will more often fly into the airspace of other states, and network technologies on the battlefield will become even more widespread.
Original message
Растворимая электроника
Ученые разрабатывают электронику, которую можно будет съесть, смыть в унитаз, растворить под дождем, подарить противнику или имплантировать в тело. Растворяемые электронные устройства открывают совершенно новые возможности в самых различных областях.
Финансирует разработку растворимой электроники американское оборонное агентство DARPA. Военным очень нужна технология, которая предотвратила бы попадание в руки противника секретной электроники. В настоящее время новейшие роботы, наземные, надводные, подводные и воздушные, являются ценным трофеем, так как главный секрет в любом из них – это электронные компоненты и программное обеспечение.
Электроника, которую по заказу Пентагона разрабатывает профессор Джон Роджерс (John A Rogers) из Университета штата Иллинойс в Урбан-Шампейн, будет защищена от вторжения извне. Она будет разлагаться в присутствии воды или другого катализатора. Подобная электроника пригодится в армии, медицине, промышленности и множестве других сфер.
Джон Роджерс сообщает о последних успехах в разработке растворимой электроники и полагает, что через год или два биоразлагаемая электроника будет испытываться на людях. В настоящее время ученые уже могут продемонстрировать небольшую, размером с ноготь, микросхему из кремния, магния и шелка, которая за 1 минуту разрушается при контакте с водой. После попадания капель воды микросхема начинает сворачиваться в трубочку, после чего транзисторы и диоды разрушаются, и электроника превращается в мусор. За 2 часа интегральная схема полностью растворяется в стакане воды. Ранее, в прошлом году, растворимая электроника была имплантирована в тело подопытной мыши. Имплантат локально производил достаточно тепла, чтобы убить бактерии, вызывающие послеоперационные инфекции. Спустя 2 недели электронный имплантат растворился в теле мыши без очевидных побочных эффектов для животного.
На пути создания растворимой электроники сегодня стоят две проблемы: контролируемое растворение и биосовместимость. С первым моментом все понятно: не хотелось бы, чтобы радиостанция или блок управления летательным аппаратом неожиданно вышли из строя в процессе эксплуатации. Пока для инициации разрушения используется вода, то есть электроника может погибнуть от потери герметичности корпуса, разрыва капсулы с водой в результате удара БПЛА о землю или, например, по радиокоманде. Биосовместимость достигается использованием таких веществ, как оксид цинка или магний, которые в небольших количествах всасываются тканями организма без негативных последствий. Аналогичным образом разработаны и прототипы биоразлагаемых аккумуляторов.
Новая электроника может совершить небольшую революцию в самой концепции применения электронных устройств. Например различные датчики можно будет сбрасывать в почву и океан, не опасаясь
загрязнения окружающей среды. В медицине растворимая электроника может использоваться для контроля состояния имплантата (протеза, пересаженного органа). Растворимый чип может не только обнаруживать первые признаки отторжения, но и, например, с помощью локального нагрева уничтожать бактерии. Спустя некоторое время такой чип бесследно растворится. В более отдаленной перспективе, по мнению Роджерса через лет 10, растворимая электроника станет обычным делом. Мы привыкнем к тому, что смартфон можно выбросить в унитаз, где он полностью растворится без вреда для окружающей среды. Медицинские анализы будут представлять собой имплантируемый чип, который будет снимать показания в течение нескольких дней, а потом сам собой исчезнет. В военной сфере изменения будут еще существеннее: роботы будут без опаски вторгаться на территорию противника, разведывательные БПЛА начнут чаще залетать в воздушное пространство других государств, а сетевые технологии на поле боя получат еще большее распространение.
Ученые разрабатывают электронику, которую можно будет съесть, смыть в унитаз, растворить под дождем, подарить противнику или имплантировать в тело. Растворяемые электронные устройства открывают совершенно новые возможности в самых различных областях.
Финансирует разработку растворимой электроники американское оборонное агентство DARPA. Военным очень нужна технология, которая предотвратила бы попадание в руки противника секретной электроники. В настоящее время новейшие роботы, наземные, надводные, подводные и воздушные, являются ценным трофеем, так как главный секрет в любом из них – это электронные компоненты и программное обеспечение.
Электроника, которую по заказу Пентагона разрабатывает профессор Джон Роджерс (John A Rogers) из Университета штата Иллинойс в Урбан-Шампейн, будет защищена от вторжения извне. Она будет разлагаться в присутствии воды или другого катализатора. Подобная электроника пригодится в армии, медицине, промышленности и множестве других сфер.
Джон Роджерс сообщает о последних успехах в разработке растворимой электроники и полагает, что через год или два биоразлагаемая электроника будет испытываться на людях. В настоящее время ученые уже могут продемонстрировать небольшую, размером с ноготь, микросхему из кремния, магния и шелка, которая за 1 минуту разрушается при контакте с водой. После попадания капель воды микросхема начинает сворачиваться в трубочку, после чего транзисторы и диоды разрушаются, и электроника превращается в мусор. За 2 часа интегральная схема полностью растворяется в стакане воды. Ранее, в прошлом году, растворимая электроника была имплантирована в тело подопытной мыши. Имплантат локально производил достаточно тепла, чтобы убить бактерии, вызывающие послеоперационные инфекции. Спустя 2 недели электронный имплантат растворился в теле мыши без очевидных побочных эффектов для животного.
На пути создания растворимой электроники сегодня стоят две проблемы: контролируемое растворение и биосовместимость. С первым моментом все понятно: не хотелось бы, чтобы радиостанция или блок управления летательным аппаратом неожиданно вышли из строя в процессе эксплуатации. Пока для инициации разрушения используется вода, то есть электроника может погибнуть от потери герметичности корпуса, разрыва капсулы с водой в результате удара БПЛА о землю или, например, по радиокоманде. Биосовместимость достигается использованием таких веществ, как оксид цинка или магний, которые в небольших количествах всасываются тканями организма без негативных последствий. Аналогичным образом разработаны и прототипы биоразлагаемых аккумуляторов.
Новая электроника может совершить небольшую революцию в самой концепции применения электронных устройств. Например различные датчики можно будет сбрасывать в почву и океан, не опасаясь
загрязнения окружающей среды. В медицине растворимая электроника может использоваться для контроля состояния имплантата (протеза, пересаженного органа). Растворимый чип может не только обнаруживать первые признаки отторжения, но и, например, с помощью локального нагрева уничтожать бактерии. Спустя некоторое время такой чип бесследно растворится. В более отдаленной перспективе, по мнению Роджерса через лет 10, растворимая электроника станет обычным делом. Мы привыкнем к тому, что смартфон можно выбросить в унитаз, где он полностью растворится без вреда для окружающей среды. Медицинские анализы будут представлять собой имплантируемый чип, который будет снимать показания в течение нескольких дней, а потом сам собой исчезнет. В военной сфере изменения будут еще существеннее: роботы будут без опаски вторгаться на территорию противника, разведывательные БПЛА начнут чаще залетать в воздушное пространство других государств, а сетевые технологии на поле боя получат еще большее распространение.
