写真：自然の複雑さをエレクトロニクスに取り入れる - TechRepublic

ポップアップ構造

米国の研究者らは、新たな医療用インプラント、太陽電池、その他の電子機器の基盤となる可能性のある3D回路を生成する技術を開発した。

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校のチームは、子供向けの3Dポップアップブックを作成するために使用されるものと類似しているとされるコンセプトを使用して、2Dのマイクロ構造とナノ構造を3Dに変換するプロセスを考案しました。

画像: イリノイ大学

微細な創造物

このプロセスにより、わずか数ミクロンの厚さの材料を用いて複雑な3D構造を構築することが可能になります。このプロセスはシリコン構造の作製にも使用できるため、電池のアノードから太陽電池、バイオメディカルデバイスに至るまで、幅広い電子デバイスの回路形成に活用できる可能性があります。研究者たちは、この構造が微小電気機械部品、フォトニクス、オプトエレクトロニクス、メタマテリアルへの応用が期待されています。

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多くの材料

イリノイ大学のチームは、この手法により、この規模の 3D 構造物を建築するための既存の手法の制約の一部が回避されると主張している。既存の手法では、使用できる材料の種類や、建築できる形状の複雑さが制限される。

「従来の3Dプリンティング技術は素晴らしいが、シリコンなどの高性能半導体を埋め込む微細構造を構築できる技術はない」とイリノイ大学のスワンランド教授で材料科学および工学のジョン・ロジャース氏は言う。

我々は、フォトニクスやエレクトロニクスで使用される最先端のものも含め、ほぼあらゆるタイプの材料で形成された平面の前駆構造から始まる、驚くほどシンプルな3Dへの道を提示しました。

画像: イリノイ大学

圧縮座屈

圧縮座屈と呼ばれるこの技術は、圧縮された材料層上に2D構造を印刷することで機能します。2D印刷された構造は、圧縮された基板に複数の点で結合されており、基板が解放されて元の形状に戻ると、その上に載っている2D構造が3D形状に隆起します。

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考えられる用途

この技術は、フォトリソグラフィーなどの他の製造方法や、半導体およびフォトニクス業界で使用されている処理技術と組み合わせることができるため、3D 電子、光電子、電磁気機器の作成に使用できます。

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さまざまな形の配列

初期の実験では、単一または複数のらせん、トロイド、円錐スパイラルから、球形のバスケット、直方体のケージ、星型、花、足場、フェンスに似た構造まで、40 を超える異なる形状が作成されました。

「現在、これらのアイデアを活用し、組織培養の成長を能動的に誘導・監視するための高性能電子足場や、人体の臓器に合わせて自ら曲げたり形を変えたりできる3D電子システム用ネットワークの構築に取り組んでいます。私たちはその可能性に非常に期待しています」とロジャーズ氏は述べた。

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複雑な創造

作成できる 3D 構造の複雑さの例。

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細部までこだわった

ここでは、構造全体に再現できる細かい詳細を確認できます。

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