Ученые создадут органическую электронику для вживления в тело человека
В январе 2024 года нейротехнологическая компания Neuralink Илона Маска впервые вживила компьютерный чип в мозг человека. Эта новость мгновенно облетела все мировые СМИ. Еще бы, ведь закованный в свое тело, полностью парализованный пациент после операции смог общаться с внешним миром и даже играть в шахматы силой мысли. Можем ли мы создать технологию такого уровня?
Ученые в Крыму разрабатывают нечто подобное или даже более революционное. В лаборатории они экспериментируют с органическими полупроводниками, теми же чипами, но не кристаллического происхождения, как у Маска, а взятыми из живой природы.
- Мы намерены создать логический элемент на основе органических материалов. Пытаемся заменить интегральные микросхемы на основе кристаллических материалов, то, что сейчас применяется в электронике повсеместно, на органические материалы. Пробуем создать "живую" микросхему на углеродной основе, - рассказал заведующий кафедрой радиофизики и электроники Физико-технического института КФУ Алим Мазинов.
Современная электроника работает на основе кристаллической составляющей с применением кремния, германия, арсенида галлия. Органическая электроника отличается от традиционной кардинально, говорит ученый. Это принципиально другая технология, позволяющая при помощи так называемой жидкой химии получить микросхему.
- Мы заглядываем в третье тысячелетие электроники. Ведь человек, по большому счету, это та же электронная система, потому что все управленческие процессы нашего тела на биологическом уровне осуществляются при помощи электрических сигналов, - говорит Алим Мазинов.
Все наши мыслительные процессы транслируются в мышечные ткани путем передачи электрического сигнала. Возможно, человеческий организм так чувствителен к вспышкам на Солнце, потому что они порождают электромагнитные волны, воздействующие на нашу биологическую систему. Органическая микросхема, работающая на электрических сигналах, не будет вызывать отторжение человеческим организмом.
- Мы не просто пытаемся создать элемент микросхемы, мы пробуем разработать элемент, который будет восприимчив к свету. У нас есть шанс сделать такую органическую микросхему, которая бы могла, взяв свет, преобразовать его в электрический сигнал, а затем этот сигнал передать в мозг, - поясняет доктор наук Алим Мазинов. - Формально мы заменим колбочки и палочки, работающие в человеческом глазу, на эти элементы.
Только не подумайте, что завтра ученые в Крыму будут готовы имплантировать органические чипы в мозг человека, подобно Илону Маску. Нет, проект сейчас на стадии исследования. Главная цель - показать, что принципиальных противоречий нет, и определить, в каком направлении нужно двигаться. Но уже сейчас ученые видят множество преимуществ и сфер применения органической электроники.
На глобальном рынке кристаллических полупроводников задают темп два гиганта - Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC, Тайвань) и Samsung (Южная Корея). Первому принадлежит 54 процента рынка, второму - 17. И вот уж три года мировой рынок переживает тотальный дефицит полупроводников: спрос превышает предложение на 10 - 30 процентов. Причин много, но среди прочих аналитики отмечают мировой дефицит поликристаллического кремния, на котором печатают полупроводники, и дороговизну расширения производства. Достаточно сказать, что США намерены за пять лет инвестировать в собственное производство чипов 52 миллиарда долларов.
Органические полупроводники, когда они смогут конкурировать с традиционными чипами, будут значительно дешевле. Ими можно заменить не только солнечные батареи, но и генераторы, приемники, детекторы. Одна из целей исследователей - создать детекторы движения, температуры, химические детекторы. Специалисты КФУ в этом направлении сотрудничают с коллегами из воронежского и петербургского университетов. В обозримой перспективе ученые всего мира представят прорывные технологии, и когда это произойдет, мы не будем последними.
