Tekutý kov pro kapalnou elektroniku. Kredit: College of Engineering/Carnegie Mellon University.

Polovodičové tranzistory jsou v dnešní době základní součástkou prakticky každého elektronického zařízení, od chytrých telefonů až po digitální termostaty. Tranzistory se neustále zmenšují a s nimi se zmenšují i počítače. Ale nejde jenom o velikost. V blízké budoucnosti se objeví stroje, od nichž budeme čekat přirozený, měkký vzhled. Nebo třeba tvarovatelnost. Proto bychom se měli pustit dál, za pevné materiály, které dnes tvoří elektronické obvody.

Carmel Majidi. Kredit: SML / Carnegie Mellon University.

Touto cestou se vydávají inženýři Carmel Majidi a James Wissman z Laboratoře měkkých strojů Carnegie Mellon University. Zkoušejí vytvořit elektroniku, která by byla nejenom funkční, ale i deformovatelná a měkká. Proto nedělají elektronické komponenty z kovů, jako je měď nebo stříbro, nýbrž ze speciální slitiny, která je při pokojové teplotě tekutá. Tato slitina je ze směsi india a galia, takže není toxická. Je možné ji použít v ohebné a nositelné elektronice, která bude připomínat lidskou pokožku.

Majidi s Wissmanem a jejich kolegové přišli na to, že z tekuté slitiny mohou udělat kapalné tranzistory. Fungují díky otevírání a uzavírání spojení mezi dvěma kapkami tekutého kovu. Pokud přijde elektrické napětí z jedné strany, tak se kapky spojí a vytvoří spojku, kterou protéká elektřina. Když přichází napětí z opačné strany kapalného tranzistoru, tak se kapky navzájem rozpojí. Když vědci rychle střídali směry elektrického napětí o malé velikosti, tak se jim tím podařilo napodobit běžný tranzistor.

James Wissman. Kredit: Carnegie Mellon University.

Tranzistor z tekutého kovu má s obyčejným tranzistorem mnoho společného. Zmíněné dvě kapky kapalného tranzistoru odpovídají elektrodám drain (D) a source (S) u unipolárního FET (Field Effect Transistor) tranzistoru. Podle Majidiho je vzhledem k jejich vlastnostem možné kapkami otevírat a uzavírat elektrický obvod. Takové tranzistory by bylo možné využít ke zkonstruování fyzicky přestavitelných obvodů.

Dnešní tranzistory. Kredit: ArnoldReinhold / Wikimedia Commons.

Tekuté tranzistory vlastně představují programovatelnou hmotu. Možnosti jejího využití jsou bezbřehé. Pokud by takový materiál byl předprogramován ke změně tvaru, tak by potenciálně mohl měnit funkce v závislosti na aktuálním nastavení. Mohl by také přestavět sám sebe, aby zareagoval na situaci, jako je například poškození v extrémním prostředí. Podle Majidiho by tekuté tranzistory mohly stát součástí struktur, které podstupují velmi velké deformace tvaru, jako třeba létající roboti, kteří by napodobovali vlastnosti ptáků.

Je to fantazie. Další aplikace by mohly zahrnovat tekuté počítače pro následné využití v rozmanitých technologiích budoucnosti. Poháněly by implantovaná miniaturní biomedicínská zařízení, která by přes rozhraní s biologickou tkání monitorovala zdravotní stav pacienta anebo aktivně zachraňovala situaci po mozkové mrtvici či dalších závažných stavech. Z podobného materiálu by mohli být i opravárenští či záchranní boti, kteří by hledali problémy a v případě potřeby by vytvořili chybějící nebo poškozenou část sami ze sebe. Dnes to stále zní jako science-fiction, ale budoucnost s tekutou elektronikou je už na dosah ruky.

Video:  Carmel Majidi: Soft Machines


Video: Carmel Majidi: Soft robots


Video:  Softer, More Human Robots