Los circuitos de origami tridimensionales podrían revolucionar los diseños electrónicos

El origami, el conocido arte japonés de doblar papel, genera complejas estructuras tridimensionales a partir de papel plano bidimensional. Si bien la creación de un cisne de papel puede resultar intrigante, la idea de crear circuitos tridimensionales basados en principios de diseño similares es simplemente alucinante. Esta investigación que suena a ciencia ficción es un proyecto que Jiwoong Park y sus colegas de la Universidad de Chicago han estado desarrollando durante los últimos años.

El enfoque de Park en la síntesis a gran escala y la fabricación de dispositivos utilizando materiales ultrafinos ha llevado a mejoras en los modelos 2D y la introducción de dispositivos 3D integrados verticalmente. Presentará los detalles de la construcción de sus circuitos y sus posibles aplicaciones en el 64º Simposio y Exposición Internacional AVS, que se celebrará del 29 de octubre al 29 de noviembre. 3 de septiembre de 2017 en Tampa, Florida.

Usando materiales atómicamente delgados, Park sintetiza a gran escala circuitos integrados que se pueden unir lateralmente para formar un módulo 2-D. En su proyecto más reciente, su equipo ha integrado verticalmente estos módulos 2D para producir pilas 3D.

Los circuitos se han desarrollado tradicionalmente utilizando plataformas de sustrato voluminosas, como el silicio, y hasta hace poco no podían funcionar de forma independiente. Los circuitos basados únicamente en materiales atómicamente delgados liberan a la investigación de estas limitaciones convencionales. La combinación de varios bloques de construcción ultrafinos también permite la integración de diferentes propiedades eléctricas y térmicas dentro del mismo circuito, lo que aumenta exponencialmente la funcionalidad.

“Para nuestra investigación, primero generamos partículas atómicamente delgadas. papel con diferentes colores que representan diferentes propiedades eléctricas, ópticas o térmicas. Los combinamos en dirección lateral, equivalente a coser. Los apilamos uno encima del otro, lo que es integración vertical. Al hacerlo, estamos tratando de desarrollar circuitos integrados a gran escala y en pleno funcionamiento utilizando estos materiales atómicamente delgados como bloques de construcción bidimensionales o papel de color”, dijo Park.

El uso de estos ultrafinos materiales, a diferencia de los componentes y recursos típicos, permite un circuito más pequeño, pero sorprendentemente no uno que sea microscópicamente pequeño y, por lo tanto, difícil de manipular. Los ingredientes 2-D están ensamblados de tal manera que pueden verse con un simple microscopio óptico o incluso a simple vista y pueden manipularse en consecuencia.

Las posibles aplicaciones de esta tecnología también son amplias. De manera similar a como se aplica el plegado en objetos utilizados en la vida cotidiana, como paraguas o paracaídas, integrado circuitos podría contener una gran superficie en un volumen relativamente condensado. La funcionalidad en este contexto podría aplicarse a un conjunto diverso de nuevos dispositivos utilizando las capacidades de los circuitos condensados.

“Lo que nos interesa desarrollar es este mecanismo de tomar todas estas superficies y elementos del dispositivo y plegarlos en espacios reducidos. A nuestra señal, queremos que se desplieguen en superficies funcionales realmente grandes”, dijo Park.