(PhysOrg.com) -- De integratie van elektronica met materialen opent een wereld van mogelijkheden, waarvan het oppervlak net wordt bekrast. Professor Arokia Nathan is toegetreden tot de universiteit om een ​​nieuwe leerstoel in Engineering op te nemen, waar hij de toepassing van onderzoek zal onderzoeken waarmee we een glimp opvangen van een wereld die wedijvert met onze stoutste dromen van de toekomst.

De potentiële toepassingen voor nanofotonica en nano-elektronica zijn werkelijk verbluffend, wat de rand suggereert van een revolutie in mens-machine-interfaces die sciencefiction werkelijkheid zou kunnen maken. Van interactief papier tot kleding die energie opwekt en lichtgewicht materiaal met röntgenmogelijkheden, het weven van elektronica in de bouwstenen van alledaagse materialen zal ongetwijfeld van invloed zijn op hoe we in de toekomst leven.

De afdeling Electrical van het Department of Engineering leidt de leiding voor Cambridge, zowel op het gebied van fundamenteel onderzoek als toepassing binnen de industrie. Hoewel onderzoek natuurlijk essentieel is, van bijna even groot belang op gebieden als nano-elektronica is het tonen van toepassing in de echte wereld, het potentieel van technologie voor de industrie demonstreren door middel van prototyping, en het aanmoedigen van investeringen van over de hele wereld.

Om deze aanpak te ondersteunen, de universiteit heeft onlangs professor Arokia Nathan van University College London (UCL) aangeworven voor een nieuwe leerstoel voor Photonic Systems and Displays. Natan, een wereldleider in de ontwikkeling van displaytechnologie, gaan werken tussen de drie hoofdgroepen van de afdeling Elektrotechniek (elektronische materialen, fotonica en energie), fungeren als kanaal en katalysator voor ideeën en onderzoek.

“Voor mij is dit een fantastische kans om samen te werken met onderzoekers op de top van hun kunnen, werken aan dit idee van systemen die functionaliteit zoals communicatie en energie kunnen integreren in materialen om het dagelijks leven te verbeteren, ’ legde hij uit. Een van zijn belangrijkste visies voor Cambridge is de oprichting van een nieuw Design Center om het potentieel van deze technologie aan de industrie te demonstreren door middel van prototyping en om investeringen van over de hele wereld aan te moedigen.

aanvankelijk, Professor Nathan en collega's binnen de Divisie zullen elektronische systemen ontwikkelen die naadloos kunnen worden gelaagd op een materiaal of substraat, zoals kunststof of polyester, met ingebouwde transistors en sensoren voor het verzenden en ontvangen van informatie. Terwijl aan de UCL, Nathan en een team van medewerkers van CENIMAT/FCTUNL, Portugal demonstreerde de eerste omvormer en andere bouwstenen voor circuits op een stuk papier, de eerste stap naar geanimeerde afbeeldingen en video's op tijdschriftpagina's.

Macht is een essentiële vraag voor deze processen om aan te pakken. “Als een tijdschrift elektronische displays heeft als integraal onderdeel van een pagina, dan moet het zijn eigen kracht dekken, ' zegt Natan. “Zonne-energie zal een belangrijk aandachtspunt van het werk zijn. Ik zie dat het gemeengoed wordt dat kleding ingebouwde elektronica heeft die energie opwekt uit zonne-energie en zelfs lichaamswarmte, in wezen verdubbelt als een batterij die uw telefoon kan opladen terwijl deze in uw zak zit.

Dit kan gepaard gaan met wat bekend staat als 'groene omroep', om een ​​beeld op te bouwen van een persoon die zijn draagbare elektronica zelf van stroom voorziet terwijl ze onderweg zijn. “Deze draagbare apparaten die anders inactief zouden zijn, zouden informatie kunnen verzenden met zeer lage bitsnelheden zonder veel energie te verbruiken. Het kan altijd actief zijn - hier heeft onze fotonica-groep expertise, ' zegt Natan. “Het is gemakkelijk in te zien hoe deze technologieën de grote industrie kunnen aanspreken, van kledingfabrikanten tot uitgevers, en zeker het leger.”

Nanodraden zullen de komende jaren een belangrijk onderzoeksgebied zijn voor Nathan. Deze constructies hebben een buitengewone lengte-breedteverhouding, slechts enkele nanometers in doorsnee, en een veel grotere capaciteit in termen van snelheid. “Uniform verspreid over grote gebieden, de draden zouden kunnen resulteren in miljoenen transistors op een enkel vel A4 bijvoorbeeld, ' zegt Natan.

“Hoewel het nog niet is gedaan, we zullen hieraan werken in een poging om de snelheden van een Pentium-achtige chip te evenaren, geschaald naar A4. Pentium-chips kosten 10 dollar per vierkante centimeter, terwijl een nano-dunne-filmtransistor slechts 10 cent per vierkante centimeter zou kunnen kosten, een veel goedkoper alternatief.”

Industrieën zoals de biogeneeskunde zouden ook enorm kunnen profiteren van deze vervlechting van nano-elektronica in materialen. "Je zou een tijd kunnen voorzien dat je de röntgenfoto naar de patiënt kunt brengen in plaats van omgekeerd, ' zegt Natan. “Patiënten kunnen op een met elektronica geweven oppervlak liggen, zodat gegevens rechtstreeks vanuit het materiaal kunnen worden uitgezonden. Je zou dit niet kunnen doen met Pentium-achtige chips vanwege opbrengst- en kostenproblemen.”

“Met deze onconventionele materialen heb je veel vrijheid. Wij geloven dat deze benadering van circuits in substraten zal leiden tot het creëren van slimme stoffen, en als je eenmaal begint na te denken over de mogelijke toepassingen, het is moeilijk te stoppen:chirurgenhandschoenen met slimme huid, muren van een huis die energie opslaan en grootschalige displays genereren, tijdschriften met interactieve video in de pagina's, apparaten die de gifstoffen in water oplossen, bio-interfaces in mobiele telefoons met diagnostische mogelijkheden, kleding die energie opwekt – de mogelijkheden zijn eindeloos!”