Origami, la nota arte giapponese di piegare la carta, genera complesse strutture 3D da carta 2D piatta. Mentre la creazione di un cigno di carta può essere intrigante, l'idea di creare circuiti 3D basati su principi di progettazione simili è semplicemente sbalorditiva. Questa ricerca dal suono fantascientifico è un progetto che Jiwoong Park e i colleghi dell'Università di Chicago hanno sviluppato negli ultimi anni.

L'attenzione di Park sulla sintesi su larga scala e sulla fabbricazione di dispositivi utilizzando materiali ultrasottili ha portato a miglioramenti nei modelli 2-D e all'introduzione di dispositivi 3-D integrati verticalmente. Presenterà i dettagli della loro costruzione del circuito e le sue potenziali applicazioni all'AVS 64th International Symposium &Exhibition, che si terrà dal 29 ottobre al novembre. 3, 2017, a Tampa, Florida.

Utilizzando materiali atomicamente sottili, Park sintetizza circuiti integrati su larga scala che possono essere uniti lateralmente per formare un modulo 2-D. Nel loro progetto più recente, il suo team ha integrato verticalmente questi moduli 2-D per produrre stack 3-D.

I circuiti sono stati tradizionalmente sviluppati utilizzando piattaforme di substrato ingombranti, come il silicio, e fino a poco tempo non erano in grado di funzionare in modo indipendente. I circuiti basati solo su materiali atomicamente sottili liberano la ricerca da queste limitazioni convenzionali. La combinazione di vari elementi costitutivi ultrasottili consente anche l'integrazione di diverse proprietà elettriche e termiche all'interno dello stesso circuito, funzionalità in aumento esponenziale.

"Per la nostra ricerca, prima generiamo carta atomicamente sottile con diversi colori che rappresentano diversi elementi elettrici, ottico, o proprietà termiche. Li combiniamo nella direzione laterale, equivalente alla cucitura. Li mettiamo uno sopra l'altro, che è l'integrazione verticale. Così facendo, stiamo cercando di sviluppare su larga scala, circuiti integrati perfettamente funzionanti che utilizzano questi materiali atomicamente sottili come blocchi di costruzione 2D o carta colorata, " ha detto Parco.

L'uso di questi materiali ultrasottili, rispetto ai componenti e alle risorse tipici, consente un circuito più piccolo, ma sorprendentemente non uno che sia microscopicamente piccolo e quindi difficile da manipolare. Gli ingredienti 2-D sono assemblati in modo tale da poter essere visualizzati con un semplice microscopio ottico o anche a occhio nudo e possono essere maneggiati di conseguenza.

Anche le potenziali applicazioni di questa tecnologia sono ampie. Simile al modo in cui la piegatura è applicabile agli oggetti usati nella vita quotidiana, come ombrelli o paracadute, i circuiti integrati sarebbero in grado di contenere un'ampia superficie in un volume relativamente condensato. La funzionalità in questo contesto potrebbe essere applicata a una serie diversificata di nuovi dispositivi utilizzando le capacità dei circuiti condensati.

"Ciò che ci interessa sviluppare è questo meccanismo per prendere tutte queste superfici ed elementi del dispositivo e piegarli in spazi ristretti. Al nostro segnale, vogliamo che vengano distribuiti su superfici funzionanti davvero grandi, " ha detto Parco.