(PhysOrg.com) -- L'intégration de l'électronique avec les matériaux ouvre un monde de possibilités, dont la surface vient d'être grattée. Le professeur Arokia Nathan a rejoint l'Université pour occuper une nouvelle chaire en ingénierie, où il explorera l'application de la recherche qui nous permet d'entrevoir un monde rivalisant avec nos rêves d'avenir les plus fous.

Les applications potentielles de la nanophotonique et de la nanoélectronique sont vraiment surprenantes, suggérant le bord d'une révolution dans les interfaces homme-machine qui pourrait transformer la science-fiction en réalité. Du papier interactif aux vêtements qui génèrent de l'énergie et du matériel léger avec des capacités de rayons X, le tissage de l'électronique dans les éléments constitutifs des matériaux de tous les jours aura sans aucun doute un impact sur la façon dont nous vivrons à l'avenir.

La division électrique du département d'ingénierie mène la charge pour Cambridge, à la fois en termes de recherche fondamentale et d'application au sein de l'industrie. Si la recherche est bien sûr essentielle, d'importance presque égale dans des domaines comme la nanoélectronique montre une application dans le monde réel, démontrer le potentiel de la technologie à l'industrie grâce au prototypage, et encourager les investissements du monde entier.

Pour faciliter cette approche, l'Université a récemment recruté le professeur Arokia Nathan de l'University College London (UCL) à une nouvelle chaire de systèmes photoniques et d'affichage. Nathan, un leader mondial dans le développement de la technologie d'affichage, travaillera entre les trois groupes principaux de la division Génie électrique (matériaux électroniques, photonique et énergie), agissant comme un conduit et un catalyseur pour les idées et la recherche.

« Pour moi, c'est une opportunité fantastique de collaborer avec des chercheurs au sommet de leur art, travailler sur cette idée de systèmes qui peuvent intégrer des fonctionnalités telles que les communications et l'énergie dans les matériaux pour améliorer la vie quotidienne, », a-t-il expliqué. L'une de ses principales visions pour Cambridge est la fondation d'un nouveau centre de conception pour démontrer le potentiel de cette technologie à l'industrie à travers le prototypage et pour encourager les investissements du monde entier.

Initialement, Le professeur Nathan et ses collègues de la division développeront des systèmes électroniques qui peuvent être superposés de manière transparente sur un matériau ou un substrat, comme le plastique ou le polyester, avec des transistors et des capteurs intégrés pour transmettre et recevoir des informations. A l'UCL, Nathan et une équipe de collaborateurs du CENIMAT/FCTUNL, Le Portugal a présenté le premier onduleur et d'autres blocs de construction de circuits sur un morceau de papier, représentant le premier pas vers des images et des vidéos animées sur les pages des magazines.

Le pouvoir est une question vitale à laquelle ces processus doivent répondre. « Si un magazine a des affichages électroniques faisant partie intégrante d'une page, alors il doit couvrir son propre pouvoir, " dit Nathan. « L'énergie solaire sera un axe majeur des travaux. Je peux voir qu'il devient courant pour les vêtements d'avoir de l'électronique intégrée qui génère de l'énergie à partir du soleil et même de la chaleur corporelle, essentiellement doublant comme une batterie qui peut charger votre téléphone car il est dans votre poche.

Cela pourrait être couplé à ce que l'on appelle la « diffusion verte », pour construire une image d'un individu qui alimente lui-même ses appareils électroniques portables lorsqu'il est en déplacement. « Ces appareils portables qui restent inactifs pourraient envoyer des informations à des débits binaires très faibles sans consommer beaucoup d'énergie. Il pourrait toujours être actif - c'est là que notre groupe photonique a une expertise, " dit Nathan. « Il est facile de voir comment ces technologies pourraient plaire aux grandes industries, des fabricants de vêtements aux éditeurs, et certainement l'armée.

Les nanofils seront un domaine d'investigation clé pour Nathan dans les années à venir. Ces structures ont un rapport longueur/largeur extraordinaire, seulement quelques nanomètres de diamètre, et une capacité beaucoup plus grande en termes de vitesse. « Uniformément dispersés sur de vastes zones, les fils pourraient aboutir à des millions de transistors sur une seule feuille de A4 par exemple, " dit Nathan.

« Bien que ce ne soit pas encore fait, nous allons travailler là-dessus pour tenter d'égaler les vitesses d'une puce de type Pentium, à l'échelle A4. Les puces Pentium coûtent 10 dollars le centimètre carré, alors qu'un nano transistor à couche mince pourrait coûter aussi peu que 10 cents par centimètre carré, une alternative beaucoup moins chère.

Des industries telles que la biomédecine pourraient également bénéficier énormément de cet entrelacement de la nanoélectronique dans les matériaux. « Vous pourriez prévoir un moment où vous pourrez apporter la radiographie au patient plutôt que l'inverse, " dit Nathan. « Les patients peuvent s'allonger sur une surface tissée d'électronique, afin que les données puissent être diffusées directement à partir du matériel. Vous ne pouviez pas faire cela avec des puces de type Pentium en raison de problèmes de rendement et de coût. »

« Avec ces matériaux non conventionnels, vous disposez d'une grande liberté. Nous pensons que cette approche des circuits dans les substrats conduira à la création de substances intelligentes, et une fois que vous commencez à réfléchir aux applications possibles, il est difficile de s'arrêter :des gants de chirurgien à la peau intelligente, murs d'une maison qui stockent de l'énergie et génèrent des affichages à grande échelle, magazines avec vidéo interactive dans les pages, dispositifs qui dissolvent les toxines dans l'eau, bio-interfaces dans les téléphones mobiles avec des capacités de diagnostic, des vêtements qui génèrent de l'énergie – les possibilités sont infinies ! »