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वैज्ञानिकों ने पानी में घुलने वाले इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का आविष्कार किया

नए "क्षणिक इलेक्ट्रॉनिक्स" पानी की उपस्थिति में भंग हो जाते हैं, संभावित अनुप्रयोगों की एक नई श्रृंखला खोलते हैं। बेकमैन संस्थान, इलिनोइस विश्वविद्यालय और टफ्ट्स विश्वविद्यालय के माध्यम से छवि

हम में से अधिकांश के लिए, एक आदर्श इलेक्ट्रॉनिक उपकरण टिकाऊ और लंबे समय तक चलने वाला है। शोधकर्ताओं की एक अंतःविषय टीम, हालांकि, सर्किट का एक नया वर्ग विकसित किया है जो हमें दुनिया में इलेक्ट्रॉनिक्स क्या कर सकता है की हमारी अवधारणा पर पुनर्विचार करने के लिए मजबूर करता है।

उनका आविष्कार-एक अल्ट्राथिन, स्पष्ट, सिलिकॉन-आधारित सर्किट, जो एक सटीक अवधि के लिए कार्य करता है, मिनटों से लेकर वर्षों तक, फिर पूरी तरह से पानी में घुल जाता है — शरीर के अंदर या किसी भी वातावरण में छोटे इलेक्ट्रॉनिक्स के नियमित आरोपण को जन्म दे सकता है उपयोग के बाद उन्हें निकालने की जरूरत है। टफ्ट्स विश्वविद्यालय, नॉर्थवेस्टर्न विश्वविद्यालय और इलिनोइस विश्वविद्यालय के शोध दल ने आज विज्ञान में प्रकाशित एक पेपर में अपनी प्रगति का खुलासा किया। वे इसे "क्षणिक इलेक्ट्रॉनिक्स" नामक एक नए क्षेत्र में प्रारंभिक प्रविष्टि के रूप में संदर्भित करते हैं।

"ये इलेक्ट्रॉनिक्स तब होते हैं जब आपको उनकी आवश्यकता होती है, और जब वे अपना उद्देश्य पूरा कर लेते हैं, तो वे गायब हो जाते हैं, " योंगगैंग हुआंग ने कहा, जिन्होंने टीम के उत्तर-पश्चिमी हिस्से का नेतृत्व किया, जो सिद्धांत, डिजाइन और मॉडलिंग पर केंद्रित था। "यह एक पूरी तरह से नई अवधारणा है।"

पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स के अंदर सर्किट सिलिकॉन से बने होते हैं, एक ऐसी सामग्री जो स्वाभाविक रूप से समय के साथ पानी में घुल जाती है लेकिन दरों पर इसका मतलब है कि एक विशिष्ट सर्किट को गायब होने में सैकड़ों साल लगेंगे। सिलिकॉन की चादरें, जो इन नए क्षणिक इलेक्ट्रॉनिक्स को बनाती हैं, हालांकि, बस कुछ नैनोमीटर मोटी होती हैं, इसलिए जब वे थोड़ी मात्रा में पानी या शरीर के तरल पदार्थ के संपर्क में आते हैं, तो वे मिनटों में भंग कर सकते हैं। देखें कि सर्किट कैसे घुल जाता है (लगभग एक सांस-ताज़ा पट्टी की तरह) जब यह पानी से छिड़का जाता है, तो इस वीडियो में 15 सेकंड:



अब तक, अल्ट्रैथिन सिलिकॉन शीट पर घुलनशील कंडक्टर (जैसे मैग्नीशियम या मैग्नीशियम ऑक्साइड) का उपयोग करके मुद्रण सर्किट द्वारा, शोधकर्ताओं ने कार्यात्मक ट्रांजिस्टर, डायोड, वायरलेस पावर कॉयल, तापमान और तनाव सेंसर, फोटोडेटेक्टर, सौर सेल, रेडियो ऑसिलेटर, एंटेना और बनाया है। यहां तक ​​कि सरल 64 पिक्सेल डिजिटल कैमरे जो पूरी तरह से भंग कर देते हैं।

अनुसंधान टीम अपने आविष्कार के लिए विभिन्न अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला की कल्पना करती है। वर्तमान में, सर्जन चिकित्सा निगरानी उपकरणों (कहते हैं, एक संक्रमण के बाद सर्जरी के लिए जाँच करने के लिए) को निकालने के लिए कठिनाई के कारण अनिच्छुक हैं। लेकिन क्षणिक इलेक्ट्रॉनिक्स से बना एक प्रत्यारोपण जिसने समय की एक निर्धारित अवधि के लिए नैदानिक ​​या निगरानी समारोह का प्रदर्शन किया, फिर शरीर में सुरक्षित रूप से भंग कर दिया, सर्जरी के बाद एक मरीज की प्रगति का पालन करने के लिए डॉक्टर के लिए एक नियमित तरीका बन सकता है। अन्य क्षणिक उपकरण तापमान या मांसपेशियों की गतिविधि की निगरानी कर सकते हैं, या आंतरिक रूप से दवा वितरित कर सकते हैं।

चूहों में, टीम ने सफलतापूर्वक एक प्रत्यारोपण का प्रदर्शन किया जो एक सर्जिकल चीरा स्थल पर एक जीवाणु संक्रमण के लिए निगरानी रखता था और इसे आवश्यक रूप से गर्म करने के माध्यम से मिटा सकता था। प्रत्यारोपित होने के तीन सप्ताह बाद, चूहे की त्वचा में केवल सर्किट के निशान रह गए।

शोधकर्ताओं ने मनुष्यों में सर्जरी के बाद निगरानी उपकरणों के रूप में ऐसी तकनीकों का उपयोग करने की व्यवहार्यता का परीक्षण करने के लिए एक चूहे की त्वचा में एक क्षणिक सर्किट बोर्ड प्रत्यारोपित किया। बेकमैन संस्थान, इलिनोइस विश्वविद्यालय और टफ्ट्स विश्वविद्यालय के माध्यम से छवि

इसके अतिरिक्त, क्षणिक सर्किट का उपयोग पर्यावरण निगरानी स्थितियों में किया जा सकता है, जैसे कि एक समय की अवधि के बाद भंग होने से पहले जमीन की स्थिति को ट्रैक करने के लिए तेल रिसाव के बाद लगाए जाने वाले वायरलेस सेंसर का उपयोग करना। समय के साथ क्रमिक संरचनात्मक विकृति का पता लगाने के लिए इमारतों या सड़कों पर मॉनिटर भी लगाए जा सकते हैं। क्षणिक सर्किट भी उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में अपना रास्ता बना सकते हैं - एक फोन की आंतरिक सर्किटरी शायद एक विशेष तरल की उपस्थिति में भंग करने के लिए डिज़ाइन की जा सकती है - इलेक्ट्रॉनिक कचरे की बढ़ती मात्रा का मुकाबला करने के लिए जो हम अक्सर फोन या अन्य उपकरणों को अपग्रेड करते हैं।

क्योंकि सिलिकॉन प्राकृतिक रूप से पर्यावरण में प्रचुर मात्रा में होता है और संवाहक पदार्थ, मैग्नीशियम, जैव-रासायनिक है और स्वाभाविक रूप से शरीर में पाया जाता है - शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि सर्किट हमारे स्वास्थ्य या पर्यावरण को नुकसान पहुंचाएंगे जब वे भंग नहीं करेंगे। बेशक, यह देखा जाना बाकी है कि क्या यह मामला है, और आविष्कार लागू होने से पहले आगे का परीक्षण आवश्यक है।

क्षणिक सर्किट का उपयोग पर्यावरण निगरानी अनुप्रयोगों में किया जा सकता है, इसके बाद सफाई की आवश्यकता को समाप्त कर सकता है। बेकमैन संस्थान, इलिनोइस विश्वविद्यालय और टफ्ट्स विश्वविद्यालय के माध्यम से छवि

इन विभिन्न अनुप्रयोगों में से प्रत्येक को क्षय की विभिन्न दरों की आवश्यकता होगी। “सर्जिकल साइट चीरों से संभावित संक्रमण से निपटने के लिए डिज़ाइन किया गया एक चिकित्सा प्रत्यारोपण केवल कुछ हफ़्ते के लिए आवश्यक है। एक उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के लिए, आप चाहेंगे कि यह कम से कम एक या दो साल के लिए चिपक जाए, ”जॉन रोजर्स ने कहा, जिसने इलिनोइस समूह के विश्वविद्यालय का नेतृत्व किया जिसने प्रयोग और निर्माण पर काम किया।

यह नियंत्रित करने के लिए कि सर्किट कितनी देर के आसपास रहता है, शोधकर्ता इसे विभिन्न मोटाई के सुरक्षात्मक रेशम कोट के साथ कवर करते हैं। रेशम जितना मोटा होता है, उसे घुलने में लंबा समय लगता है, और उसके बाद ही सिलिकॉन का विघटन शुरू होता है। रेशम के चले जाने तक, सर्किट पूरी तरह से पानी में डूबे हुए कार्य कर सकते हैं या एक फॉस्फेट बफर खारा तरल, रासायनिक रूप से मानव शरीर में तरल पदार्थ के समान होता है।

अनुसंधान समूह वर्तमान में अपने डिजाइनों को परिष्कृत कर रहा है और अधिक पशु परीक्षणों का आयोजन कर रहा है, साथ ही साथ एक अर्धचालक निर्माता के साथ काम करके औद्योगिक-पैमाने पर निर्माण की क्षमता का परीक्षण कर रहा है। तथ्य यह है कि प्रौद्योगिकी एक सिलिकॉन सतह पर मुद्रण सर्किट पर निर्भर करती है - अस्तित्व में इलेक्ट्रॉनिक्स के विशाल बहुमत की तरह - इसका मतलब है कि विनिर्माण प्रक्रिया में मामूली परिवर्तन कार्यात्मक क्षणिक सर्किट पैदा कर सकता है।

रोजर्स ने कहा, "यह एक नई अवधारणा है, इसलिए बहुत सारे अवसर हैं, जिनमें से कई को हमने अभी तक पहचाना नहीं है।" “हम बहुत उत्साहित हैं। ये निष्कर्ष आवेदन के नए क्षेत्रों को खोलते हैं। ”

वैज्ञानिकों ने पानी में घुलने वाले इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का आविष्कार किया