Транзисторы, крошечные электрические выключатели, являются основой всех современных электронных устройств, начиная от компьютеров и заканчивая простейшими таймерами микроволновой печи. И своего рода аналоги транзисторов также должны стать основой электроники нового типа, мягкой и биологически совместимой электроники, которая сможет функционировать, будучи встроенной прямо в тело человека или другого живого существа. Работу в данном направлении ведут специалисты Лаборатории мягких машин (Soft Machines Lab) университета Карнеги-Мелоун и им уже удалось разработать технологии изготовления мягких электронных схем на основе сплава индия-галлия, который является жидким при комнатной температуре и который можно заключать в мягкие и эластичные оболочки из специальной резины, напоминающей кожу по своей структуре.
Во время проведения очередных исследований ученые обнаружили, что жидкий металл при определенных условиях может работать как электрический выключатель, т.е. им удалось создать своего рода жидкометаллический аналог транзистора. Эти транзисторы работают за счет создания и размыкания контакта между двумя капельками металла. Когда к этим каплям подводится электрический потенциал определенной полярности, они притягиваются друг к другу и контактируют, что позволяет протекать электрическому току через место контакта. При смене полярности подаваемого электрического потенциала капельки металла отталкиваются друг от друга и контакт размыкается.
Ответственность за столь необычный эффект несет явление капиллярной нестабильности. “Мы можем наблюдать это явление в окружающей нас жизни буквально каждый день” – пишут исследователи, – “Если вы пустите из крана очень тонкую струйку воды, то она, за счет упомянутого выше эффекта, разобьется на отдельные капли”.
Для того, чтобы создать жидкометаллический транзистор, ученым пришлось научиться искусственно вызывать явление капиллярной нестабильности в среде жидкого металла. Именно благодаря этому эффекту под влиянием электрического поля одна капля металла разделяется на две. А усиливается этот эффект за счет электрохимической реакции на поверхности металла, перепад толщины создающегося на поверхности слоя оксида вызывает перепад сил поверхностного натяжения, которое и разделяет одну каплю на две меньших капли.
Ученые называют все это жидкометаллическим транзистором из-за того, что он обладает рядом свойств, схожих со свойствами обычных полупроводниковых транзисторов. “Формируемые две капли жидкого металла очень похожи на два электрода полевого транзистора, сток и исток. И, используя управляющий электрический потенциал, мы можем добиться закрытия или открытия жидкометаллического транзистора” – пишут исследователи, – “Такая технология предоставляет нам массу уникальных возможностей, на ее основе можно будет создавать полностью перестраиваемые на физическом уровне жидкометаллические электронные схемы”.
Область применения нового типа “программируемой материи” практически бесконечна. Изделия, изготовленные из такой материи, смогут изменять не только свою форму, а и свои функциональные возможности, подстраиваясь самым оптимальным образом под особенности решаемой в данный момент задачи..