Des chercheurs de l'Université Duke ont développé une nouvelle mémoire numérique « spray-on » (en haut à gauche) qui pourrait être utilisée pour construire des appareils électroniques programmables sur des matériaux flexibles comme le papier, plastique ou tissu. Pour démontrer une application simple de leur appareil, ils ont utilisé leur mémoire pour programmer différents modèles de quatre lumières LED dans un circuit simple. Crédit :Matthieu Catenacci
Les clés USB sont déjà des accessoires courants dans les bureaux et les campus universitaires. Mais grâce à l'essor de l'électronique imprimable, des dispositifs de stockage numérique comme ceux-ci pourraient bientôt être partout, y compris dans nos épiceries, des flacons de pilules et même des vêtements.
Les chercheurs de l'Université Duke nous ont rapprochés d'un avenir à faible coût, électronique flexible en créant un nouveau dispositif de mémoire numérique "spray-on" utilisant uniquement une imprimante à jet d'aérosol et des encres à nanoparticules.
Le dispositif, qui est analogue à un lecteur flash 4 bits, est la première mémoire numérique entièrement imprimée qui conviendrait à une utilisation pratique dans l'électronique simple telle que les capteurs environnementaux ou les étiquettes RFID. Et parce qu'il est imprimé par jet à des températures relativement basses, il pourrait être utilisé pour construire des appareils électroniques programmables sur des matériaux pliables comme le papier, plastique ou tissu.
"Nous avons tous les paramètres qui permettraient de l'utiliser pour une application pratique, et nous avons même fait notre propre petite démonstration à l'aide de LED, " a déclaré Matthew Catenacci, étudiant diplômé de Duke, qui décrit l'appareil dans un article publié en ligne le 27 mars dans le Journal des matériaux électroniques .
Au cœur du nouveau dispositif, qui a à peu près la taille d'un timbre-poste, est un nouveau matériau imprimable à base de nanofils de cuivre capable de stocker des informations numériques.
"La mémoire est une sorte de chose abstraite, mais il s'agit essentiellement d'une série de uns et de zéros que vous pouvez utiliser pour encoder des informations, " a déclaré Benjamin Wiley, un professeur agrégé de chimie à Duke et un auteur sur le papier.
La plupart des lecteurs flash codent les informations dans des séries de transistors au silicium, qui peut exister à l'état chargé, correspondant à un "un, " et un état non chargé, correspondant à un "zéro, " dit Wiley.
Les chercheurs de Duke ont fait la démonstration de leur nouvelle mémoire numérique « spray-on » en programmant un circuit simple pour afficher quatre lumières LED dans différents motifs. Crédit :Université Duke
Le nouveau matériel, constitué de nanofils de cuivre enrobés de silice enrobés d'une matrice polymère, code les informations non pas dans des états de charge mais plutôt dans des états de résistance. En appliquant une petite tension, il peut être commuté entre un état de haute résistance, qui arrête le courant électrique, et un état de faible résistance, qui laisse passer le courant.
Et, contrairement au silicium, les nanofils et le polymère peuvent être dissous dans du méthanol, créer un liquide qui peut être pulvérisé à travers la buse d'une imprimante.
"Nous avons développé un moyen de rendre l'ensemble de l'appareil imprimable à partir de la solution, c'est ce que vous voudriez si vous vouliez l'appliquer sur des tissus, étiquettes RFID, supports courbes et souples, ou des substrats qui ne peuvent pas supporter une chaleur élevée, " dit Wiley.
Pour créer l'appareil, Catenacci a d'abord utilisé de l'encre à nanoparticules d'or disponible dans le commerce pour imprimer une série d'électrodes en or sur une lame de verre. Il a ensuite imprimé le matériau de mémoire en cuivre-nanofil sur les électrodes d'or, et enfin imprimé une deuxième série d'électrodes, cette fois en cuivre.
Pour démontrer une application simple, Catenacci a connecté l'appareil à un circuit contenant quatre lumières LED. "Comme nous avons quatre bits, nous pourrions programmer seize états différents, " Catenacci a dit, où chaque "état" correspond à un schéma spécifique de lumières. Dans une application réelle, chacun de ces états pourrait être programmé pour correspondre à un nombre, lettre, ou un autre symbole d'affichage.
Bien que d'autres groupes de recherche aient fabriqué des dispositifs de mémoire imprimables similaires ces dernières années, c'est le premier à combiner les propriétés clés qui sont nécessaires pour une utilisation pratique. La vitesse d'écriture, ou le temps qu'il faut pour basculer entre les états, est d'environ trois microsecondes, rivalisant avec la vitesse des lecteurs flash. Leurs tests indiquent que les informations écrites peuvent être conservées jusqu'à dix ans, et le matériel peut être réécrit plusieurs fois sans se dégrader.
Bien que ces appareils ne stockeront pas de sitôt des photos numériques ou de la musique - leur capacité de mémoire est beaucoup trop petite pour cela - ils peuvent être utiles dans les applications où le faible coût et la flexibilité sont essentiels, disent les chercheurs.
"Par exemple, à l'heure actuelle, les étiquettes RFID encodent simplement un numéro de produit particulier, et ils sont généralement utilisés pour enregistrer l'inventaire, " a déclaré Wiley. " Mais de plus en plus de gens veulent également enregistrer l'environnement ressenti par ce produit, par exemple, ce médicament était-il toujours conservé à la bonne température ? Une façon de les utiliser serait de créer des étiquettes RFID plus intelligentes qui pourraient détecter leurs environnements et enregistrer l'état au fil du temps. »
