Origami, l'art japonais bien connu du pliage du papier, génère des structures 3-D complexes à partir de papier 2-D plat. Bien que la création d'un cygne en papier puisse être intrigante, l'idée de créer des circuits 3D basés sur des principes de conception similaires est tout simplement ahurissante. Cette recherche aux allures de science-fiction est un projet que Jiwoong Park et ses collègues de l'Université de Chicago ont développé au cours des dernières années.

L'accent mis par Park sur la synthèse à grande échelle et la fabrication de dispositifs utilisant des matériaux ultra-minces a conduit à des améliorations dans les modèles 2D et à l'introduction de dispositifs intégrés verticalement en 3D. Il présentera les détails de la construction de leur circuit et de ses applications potentielles au 64ème Symposium &Exposition International AVS, qui se tiendra du 29 octobre au nov. 3, 2017, à Tampa, Floride.

En utilisant des matériaux atomiquement minces, Park synthétise des circuits intégrés à grande échelle qui peuvent être assemblés latéralement pour former un module 2D. Dans leur plus récent projet, son équipe a intégré verticalement ces modules 2D pour produire des piles 3D.

Les circuits ont traditionnellement été développés à l'aide de plates-formes de substrat volumineuses, comme le silicium, et jusqu'à récemment étaient incapables de fonctionner de manière indépendante. Les circuits basés uniquement sur des matériaux atomiquement minces libèrent la recherche de ces limitations conventionnelles. La combinaison de divers blocs de construction ultra-minces permet également l'intégration de différentes propriétés électriques et thermiques au sein du même circuit, fonctionnalité en augmentation exponentielle.

"Pour nos recherches, nous générons d'abord du papier atomiquement mince avec différentes couleurs représentant différentes électriques, optique, ou propriétés thermiques. Nous les combinons dans le sens latéral, équivalent à une couture. Nous les empilons les uns sur les autres, qui est l'intégration verticale. Ce faisant, nous essayons de développer à grande échelle, circuits intégrés entièrement fonctionnels utilisant ces matériaux atomiquement minces comme blocs de construction 2D ou papier de couleur, " dit Park.

L'utilisation de ces matériaux ultra-fins, par opposition aux composants et ressources typiques, permet un circuit plus petit, mais étonnamment pas un qui est microscopiquement petit et donc difficile à manipuler. Les ingrédients 2D sont assemblés de telle manière qu'ils peuvent être visualisés avec un simple microscope optique ou même à l'œil nu et peuvent être manipulés en conséquence.

Les applications potentielles de cette technologie sont également nombreuses. Semblable à la façon dont le pliage est applicable dans les objets utilisés dans la vie de tous les jours, comme des parapluies ou des parachutes, les circuits intégrés seraient capables de contenir une grande surface dans un volume relativement condensé. La fonctionnalité dans ce contexte pourrait être appliquée à un ensemble diversifié de nouveaux dispositifs utilisant les capacités des circuits condensés.

"Ce que nous souhaitons développer, c'est ce mécanisme consistant à prendre toutes ces surfaces et éléments de l'appareil et à les plier dans des espaces restreints. Sur notre signal, nous voulons qu'ils se déploient sur de très grandes surfaces de fonctionnement, " dit Park.