皮膚のように伸び、高感度に光検出する半導体材料を開発 米ジョージア工科大学

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米ジョージア工科大学の研究チームが、元の大きさよりも最大189%伸縮する半導体材料を開発した。医療用ウェアラブルセンサーや生体に埋め込むデバイスなどの実用化に向けた一助になると見込んでいる。

「従来のフレキシブル半導体は数%のひずみで壊れていたことを考えると、今回の発見は桁違いの進歩です」とジョージア工科大学のOlivier Pierron教授。「屋内照明に使用する電球の1億分の1ほどの暗い光でも検出できる半導体に、伸縮性を付与できました」とノースイースタン大学のCanek Fuentes-Hernandez准教授は成果を語っている。

研究チームは2年半、化合物の最適な組み合わせを探し、光を当てると発電する導電性のある非常に柔軟な半導体材料を生み出した。しかし、材料の伸縮性、特に髪の毛の1000分の1より薄い薄膜の伸縮を実証するのは大変な作業だったという。今後、さまざまな条件下での負荷試験と最適化を予定している。

一般的に、腕時計型のバイオセンサーには固い材料が使われており、人の動きで測定に影響が出る。研究チームは、肌に密着できる柔らかい材料で、動きによる影響を受けにくいウェアラブルセンサーの開発を目指している。

この材料の用途は健康モニタリングのためのウェアラブルセンサーにとどまらないと考えている。生体組織の柔軟さにも適応できるため、生体に埋め込むデバイスとしての需要もあり、SF世界のような人の目の強化や代替を将来実現できるかもしれない。

また、果物などの農産物に取り付けて、成長や病気を監視し、収穫時期を計るスマート農業への応用も期待される。

本研究成果は2021年12月15日、米科学誌「Science Advances」に掲載された。

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