Een team onder leiding van professor Keon Jae Lee van de afdeling Materials Science and Engineering van KAIST heeft in vivo op silicium gebaseerde flexibele grootschalige geïntegreerde schakelingen (LSI) ontwikkeld voor biomedische draadloze communicatie.

Op silicium gebaseerde halfgeleiders hebben een belangrijke rol gespeeld bij de signaalverwerking, zenuwstimulatie, geheugenopslag, en draadloze communicatie in implanteerbare elektronica. Echter, de stijve en omvangrijke LSI-chips hebben beperkte toepassingen in in vivo-apparaten vanwege incongruent contact met de kromlijnige oppervlakken van menselijke organen. Vooral, kunstmatige netvliezen die onlangs zijn goedgekeurd door de Food and Drug Administration (zie het persbericht van de FDA's kunstmatige netvliesgoedkeuring) vereisen extreem flexibele en slanke LSI om het op te nemen in het krappe gebied van het menselijk oog.

Hoewel verschillende onderzoeksteams flexibele geïntegreerde schakelingen (IC's, tientallen onderling verbonden transistoren) op kunststoffen, hun onnauwkeurige uitlijning op nanoschaal op kunststoffen heeft de demonstratie van flexibele nanotransistoren en hun grootschalige onderlinge verbinding voor in vivo LSI-toepassingen zoals de hoofdproceseenheid (MPU) beperkt, geheugen met hoge dichtheid en draadloze communicatie. Het team van professor Lee demonstreerde eerder volledig functioneel flexibel geheugen met behulp van ultradunne siliciummembranen (Nano Letters, flexibele memristieve geheugenarray op plastic substraten), echter, het integratieniveau en de transistorgrootte (meer dan micronschaal) hebben beperkte functionele toepassingen voor flexibele consumentenelektronica.

Professor Keon Jae Lee's team vervaardigde radiofrequentie-geïntegreerde schakelingen (RFIC's) die onderling verbonden waren met duizend nanotransistoren op siliciumwafers door middel van het ultramoderne CMOS-proces, en vervolgens verwijderden ze het gehele onderste substraat behalve de bovenste 100 nm actieve circuitlaag door nat chemisch etsen. De flexibele RF-schakelaars voor draadloze communicatie waren monolithisch ingekapseld met biocompatibele vloeibare kristalpolymeren (LCP's) voor in vivo biomedische toepassingen. Eindelijk, ze implanteerden de LCP ingekapselde RFIC's in levende ratten om de stabiele werking van flexibele apparaten onder in vivo omstandigheden aan te tonen.

Professor Lee zei:"Dit werk zou een benadering kunnen bieden voor flexibele LSI voor een ideaal kunstmatig netvliessysteem en andere biomedische apparaten. Bovendien, het resultaat vertegenwoordigt een opwindende technologie met het sterke potentieel om volledig flexibele consumentenelektronica te realiseren, zoals een applicatieprocessor (AP) voor mobiel besturingssysteem, geheugen met hoge capaciteit, en draadloze communicatie in de nabije toekomst."

Dit resultaat werd gepubliceerd in het online nummer van mei van het tijdschrift van de American Chemical Society, ACS Nano (In vivo flexibele RFIC's monolithisch ingekapseld met LCP). Ze zijn momenteel bezig met het commercialiseren van roll-to-roll-printen van flexibele LSI op plastic substraten met een groot oppervlak.