La recherche permet l’impression 3D de “l’électronique organique”

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Un exemple d’impression laser 3D. Crédit : Université de Houston

En examinant l’avenir de la production d’électronique organique à micro-échelle, Mohammad Reza Abidian – professeur associé de génie biomédical à l’Université de Houston Cullen College of Engineering – voit leur potentiel d’utilisation dans l’électronique flexible et la bioélectronique, via des imprimantes 3D multiphotons.

Le dernier article de son groupe de recherche examine la possibilité de cette technologie. “Multiphoton Lithography of Organic Semiconductor Devices for 3D Printing of Flexible Electronic Circuits, Biocapteurs, and Bioelectronics” a été publié en ligne dans Matériaux avancés.

Au cours des dernières années, l’impression 3D d’électronique est devenue une technologie prometteuse en raison de ses applications potentielles dans des domaines émergents tels que la nanoélectronique et la nanophotonique. Parmi les technologies de microfabrication 3D, la lithographie multiphotonique (MPL) est considérée comme l’état de l’art parmi les méthodes de microfabrication avec une véritable capacité de fabrication 3D, un excellent niveau de contrôle spatial et temporel et la polyvalence des matériaux photosensibles principalement composés de matériaux à base d’acrylate. polymères/monomères ou photorésists à base d’époxy.

“Dans cet article, nous avons introduit une nouvelle résine photosensible dopée avec un matériau semi-conducteur organique (OS) pour fabriquer des microstructures 3D hautement conductrices avec des caractéristiques structurelles de haute qualité via le procédé MPL”, a déclaré Abidian.

Ils ont montré que le procédé de fabrication pouvait être réalisé sur du verre et un substrat souple poly(diméthylsilosane). Ils ont démontré qu’une charge aussi faible que 0,5 % en poids d’OS dans la résine augmentait remarquablement la conductivité électrique du polymère composite semi-conducteur organique imprimé sur 10 ordres de grandeur.

“L’excellente conductivité électrique peut être attribuée à la présence d’OS dans les chaînes polymères réticulées, fournissant à la fois des voies de conduction ionique et électronique le long des chaînes polymères”, a déclaré Abidian.

Pour démontrer les applications électroniques potentielles basées sur la résine composite OS, son équipe a fabriqué divers dispositifs microélectroniques, y compris une carte de circuit imprimé micro, qui comprend divers éléments électriques, et un réseau de microcondensateurs.

La bio-impression tridimensionnelle de microdispositifs semi-conducteurs organiques basés sur MPL a un potentiel dans les applications biomédicales, notamment l’ingénierie tissulaire, la bioélectronique et les biocapteurs. L’équipe d’Abidian a incorporé avec succès des molécules bioactives telles que la laminine et la glucose oxydase dans les microstructures composites OS (OSCM). Pour confirmer que la bioactivité de la laminine a été conservée tout au long du processus MPL, des cellules endothéliales primaires de souris ont été cultivées sur des microstructures composites OS. Les cellules ensemencées sur des OSCM incorporés à la laminine ont montré des signes d’adhérence au substrat, de prolifération et de survie améliorée.

“Nous avons également évalué la biocompatibilité des structures composites OS en cultivant des lymphocytes, à savoir des cellules T et des cellules B spléniques, sur les surfaces fabriquées et en les comparant à des surfaces témoins. Après sept jours de culture, les polymères composites OS n’ont pas induit de mortalité cellulaire. avec une viabilité cellulaire d’environ 94 % par rapport aux surfaces de contrôle”, a déclaré Abidian. “De plus, l’effet potentiel des polymères composites OS sur l’activation cellulaire a également été étudié. Après sept jours de culture, il n’y avait pas de différence significative dans l’expression des marqueurs d’activation sur les lymphocytes entre les structures composites OS et les surfaces de contrôle.”

Enfin, Abidian a proposé une méthode sans masque basée sur MPL pour la fabrication de bioélectronique et de biocapteurs. Ils ont fabriqué un biocapteur de glucose similaire aux électrodes neurales de style Michigan. La glucose oxydase, une enzyme de reconnaissance spécifique du glucose, a été encapsulée dans les microélectrodes composites OS solidifiées via le procédé MPL. Le biocapteur offrait une plate-forme de détection de glucose très sensible avec une sensibilité près de 10 fois supérieure à celle des biocapteurs de glucose précédents. De plus, ce biocapteur présentait une excellente spécificité et une reproductibilité élevée.

« Nous prévoyons que les résines composites OS compatibles MPL présentées ouvriront la voie à la production de microstructures souples, bioactives et conductrices pour diverses applications dans les domaines émergents de la bioélectronique flexible, des biocapteurs, de la nanoélectronique, des organes sur puces et des cellules immunitaires. thérapeutiques. » dit Abidian.


Des chercheurs utilisent des nanotubes semi-conducteurs organiques pour créer un nouvel actionneur électrochimique


Plus d’information:
Omid Dadras-Toussi et al, Lithographie multiphotonique de dispositifs semi-conducteurs organiques pour l’impression 3D de circuits électroniques flexibles, de biocapteurs et de bioélectronique, Matériaux avancés (2022). DOI : 10.1002/adma.202200512

Fourni par l’Université de Houston

Citation: La recherche permet l’impression 3D de «l’électronique organique» (2022, 24 juin) récupéré le 24 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-3d-electronics.html

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