スマート デバイスの「柔軟性」は常に重要なボトルネックに陥っています。それは、「頭脳」であるチップが長い間硬かったことです。復旦大学のPeng Huisheng/Chen Peiningチームは、弾性ポリマー繊維内に大規模集積回路を構築し、「柔軟性」問題を解決する新たな効果的な方法を提供する新しい「ファイバーチップ」を開発することに成功した。この成果は1月22日付けで国際誌「Nature」に掲載された。
写真はロール状の「ファイバーチップ」を示しています。写真提供：復旦大学
従来のチップ製造では、主に平坦で安定したシリコン ウェーハ上に高密度の集積回路を構築します。 Fudan チームのアイデアは「形状の再構築」であり、「多層スパイラル アーキテクチャ」を提案しています。 「これは、精密な回路が詰まった平面図を、細い線の中に螺旋状に埋め込むようなものです。」論文の筆頭著者で博士課程の学生でもある王振氏は、この論文をこう例えた。この設計により、ファイバー内の空間を最大限に活用し、一次元の限られたサイズ内での高密度集積を実現します。
「ファイバーチップ」仮想現実アプリケーションの概略図と物理写真。写真提供：復旦大学
しかし、柔らかく変形しやすい繊維で高精度の回路を製造することは、「柔らかい泥」の中に高層ビルを建てるのと同じくらい難しい。この目的を達成するために、チームは現在のフォトリソグラフィープロセスと効果的に互換性のある準備ルートを開発しました。彼らは最初にプラズマ エッチング技術を使用して、弾性ポリマー表面を 1 ナノメートル未満の粗さまで「研磨」し、商業的なフォトリソグラフィーの要件を効果的に満たしました。続いて、パリレンフィルムの緻密な層が弾性ポリマーの表面に堆積され、回路に「柔軟な外装」の層が形成されます。この保護フィルムは、フォトリソグラフィーで使用される極性溶媒による弾性基板の侵食に効果的に抵抗するだけでなく、回路層の歪みを緩衝し、ファイバーチップが繰り返し曲げ、伸張、変形した後でも回路層の構造と性能が安定した状態を維持できるようにします。
関連する調製方法は、現在の成熟したチップ製造プロセスと効果的に互換性があり、実験室から大規模な調製および応用への移行のための強固な基盤を築きます。
この成果は、ファイバーエレクトロニクスシステムの統合に新たな道筋を与えるものとして期待されており、「埋め込む」から「織る」への変革を実現し、ブレインコンピューターインターフェース、電子ファブリック、仮想現実などの新興分野の変革と発展に貢献すると期待されている。