微小、完全生物相容、能在運作一段時間後，無害地「溶入」其周遭環境的電子裝置，已由 Tufts 大學生醫工程師與伊利諾大學香檳分校的研究者合作研發。
命名為「暫態電子學（transient electronics）」，這種新型的 silk-silicon（絲–矽）裝置，允諾新一代不再需要動手術移除的醫學移植物、環境監測器，以及能成為堆肥而非垃圾的消費性電子產品。
「這些裝置與傳統電子裝置南轅北轍，傳統電子裝置的積體電路被設計成具備長期的物理與電氣穩定性，」Fiorenzo Omenetto 說到。他Tufts 工學院的生醫工程教授，以及一篇論文的資深暨通訊作者，該論文題為<A Physically Transient Form of Silicon Electronics>，於 2012/09/28 發表在當期的 Science 上。
「相較於目前的裝置，暫態電子學提供強健的效能，不過在預先規定的時間內，其環境能將它們完全再吸收（resorb） — 從幾分鐘到幾年，視應用而定，」Omenetto 解釋，「想想看環境優勢：如果手機能夠分解，而非埋在掩埋場內好幾年。」
這種未來裝置結合了傳統積體電路的東西 — 矽與鎂 — 但屬於超薄形態，接著被封裝到絲蛋白內。
「雖然矽看起來不透水，但它最終將溶於水，」Omenetto 還提到，挑戰在於製造能在數分鐘內分解－而非永久，的電子元件。
由 UIUC 的 John Rogers（另一位資深暨通訊作者）所領導的研究團隊是設計製造超薄彈性電子元件的先驅。只有數十奈米厚，這些微小電路，從電晶體到互連線（interconnects），都能輕易地在少量的水或體液內分解，且被無害地再吸收。在這些尺度下控制材料，使得這些裝置的分解時間得以微調。
裝置分解進一步由一層層的絲蛋白所控制，電子裝置均由其支持與封裝。取自蠶繭，絲蛋白為已知最強韌的材料之一。它也具備完全生物分解性，同時對生物友善（biofriendly），目前已應用於某些醫療用途中。 Omenetto 等人發現如何調整絲的特性，故裝置能在很廣泛的時間間隔內分解。
研究者透過某種熱裝置的測試，成功地示範這個新平台。該裝置被設計用來監控與防止術後感染（在大鼠模型中示範），同時也創造一部 64 像素的數位相機。
在 Tufts 大學與 Omenetto 合作的包括生醫工程系的研究助理教授與論文共同第一作者 Hu Tao；博士生 Mark A. Brenckle；計畫管理者 Bruce Panilaitis；博士生 Miaomiao Yang 以及 Stern Family 工程教授暨系主任 David L. Kaplan。除了 Tufts 與 UIUC 之外，本論文共同作者也來自首爾大學、西北大學、大連理工大學、Nano Terra（波士頓）以及亞歷桑納大學。
在未來，研究者們展望更複雜的裝置，像是能被即時調整，或回應其環境－例如化學物質、光或壓力的改變。
http://www.youtube.com/watch?v=NnmHZXvJhlk
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暫態電子學是一種新技術，其關鍵特色是它們能被設計成，在受控制的或是可程式的（programmable）情況下，不留痕跡地完全消失。暫態裝置有前途的應用是醫療移植、可分解的環境監控、可堆肥（compostable）消費性裝置等等。
暫態電子裝置由伊利諾大學、Tufts 大學以及西北大學的研究者所示範，把鎂電極與互連線、氧化鎂閘極與層間介電質（interlayer dielectrics），以及非常薄的矽片，稱為奈米膜，當半導體用。
矽溶解於生物液體中，不過速率如此之緩慢，以至於傳統的矽晶圓要花數百年才能分解。相較之下，奈米膜薄到足以在幾日或幾週內，端視其厚度，於幾滴水內分解。然而，其厚度足以成為高品質的半導體裝置，例如電晶體、二極體等。
矽與鎂都在環境中自然產生，且已在各種醫學移植、藥物傳遞系統中被探索過，然而都是在巨大的結構化形態下。在暫態電子系統中，每種材料的數量遠小於所建議的每日允許量 — 鎂甚至少於綜合維他命裡面的量 — 或甚至少於正常生理濃度。但它足供精密的、具整合功能的電子裝置所用。
「這些等級的材料已在血管內支架、用於傳遞藥物的多孔體（porous bodies）、縫線與其它非電子性醫療應用中被探索過，」 John A. Rogers 表示，他是一位機械科學家以及 U. of I. 工程教授，主持這項研究。「我們設想如何將這些相同的材料以不同方式放在一起，能產生高品質的電子裝置、感應器與電力傳遞系統。」
這些裝置被封裝在成層的絲蛋白（從蠶繭收集而來）中，溶解並再結晶。透過仔細控制絲蛋白的結晶構造，研究者能夠控制溶解率，故他們能為特定應用，調整暫態裝置的壽命。分解的時間尺度可從幾分鐘到幾天、幾週、幾月，或著有可能，幾年，全看絲的封裝。
資料來源：‘Transient electronics’: Biocompatible electronic devices dissolve in body, environment. Phys.org [September 27, 2012]
轉載自 only perception
