วงจร origami 3 มิติสามารถปฏิวัติการออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ได้

Origami ศิลปะการพับกระดาษของญี่ปุ่นที่รู้จักกันดี สร้างโครงสร้าง 3 มิติที่ซับซ้อนจากกระดาษ 2 มิติแบบแบน แม้ว่าการสร้างหงส์กระดาษอาจเป็นเรื่องที่น่าสนใจ แต่แนวคิดในการสร้างวงจร 3 มิติโดยใช้หลักการออกแบบที่คล้ายคลึงกันนั้นเป็นเรื่องที่น่าเหลือเชื่อ งานวิจัยที่ฟังดูคล้ายนิยายวิทยาศาสตร์นี้เป็นโครงการที่ Jiwoong Park และเพื่อนร่วมงานจากมหาวิทยาลัยชิคาโกได้รับการพัฒนาในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

การมุ่งเน้นไปที่การสังเคราะห์ขนาดใหญ่และการผลิตอุปกรณ์โดยใช้วัสดุที่บางเฉียบได้นำไปสู่การปรับปรุงในแบบจำลอง 2 มิติและการแนะนำอุปกรณ์บูรณาการในแนวตั้ง 3 มิติ เขาจะนำเสนอรายละเอียดเกี่ยวกับการสร้างวงจรและการใช้งานที่มีศักยภาพในงาน AVS 64th International Symposium & Exhibition ซึ่งจะจัดขึ้นระหว่างวันที่ 29 ต.ค.-พ.ย. วันที่ 3 กันยายน 2017 ที่เมืองแทมปา รัฐฟลอริดา

โดยใช้ วัสดุบางแบบอะตอม,ปาร์คสังเคราะห์ขนาดใหญ่ วงจรรวม ที่สามารถต่อเข้าด้วยกันด้านข้างเพื่อสร้างโมดูล 2 มิติได้ ในโครงการล่าสุด ทีมงานของเขาได้บูรณาการโมดูล 2 มิติเหล่านี้ในแนวตั้งเพื่อสร้างสแต็ก 3 มิติ

วงจรได้รับการพัฒนาแบบดั้งเดิมโดยใช้แพลตฟอร์มซับสเตรตขนาดใหญ่ เช่น ซิลิคอน และจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ไม่สามารถทำงานได้อย่างอิสระ วงจรที่ใช้วัสดุบางที่มีอะตอมมิกเท่านั้นช่วยให้การวิจัยหลุดพ้นจากข้อจำกัดทั่วไปเหล่านี้ การรวม Building Block ที่บางเฉียบหลายแบบเข้าด้วยกันยังช่วยให้สามารถรวมคุณสมบัติทางไฟฟ้าและความร้อนที่แตกต่างกันภายในวงจรเดียวกันได้ ซึ่งเพิ่มฟังก์ชันการทำงานแบบทวีคูณ

“สำหรับการวิจัยของเรา ขั้นแรกเราจะสร้างอะตอมบางๆ กระดาษ ด้วยสีที่ต่างกันซึ่งแสดงถึงคุณสมบัติทางไฟฟ้า แสง หรือความร้อนที่แตกต่างกัน เรารวมพวกมันในทิศทางด้านข้างเทียบเท่ากับการเย็บ เราวางซ้อนกันซึ่งเป็นการบูรณาการในแนวตั้ง ด้วยการทำเช่นนั้น เรากำลังพยายามพัฒนาวงจรรวมขนาดใหญ่ที่มีฟังก์ชันการทำงานเต็มรูปแบบโดยใช้วัสดุที่มีขนาดบางเป็นอะตอมเหล่านี้เป็นส่วนประกอบ 2 มิติหรือกระดาษสี” ปาร์คกล่าว

การใช้งานของบางเฉียบเหล่านี้ วัสดุซึ่งตรงข้ามกับส่วนประกอบและทรัพยากรทั่วไป อนุญาตให้มีวงจรขนาดเล็กลง แต่ก็น่าประหลาดใจที่ไม่ใช่วงจรที่มีขนาดเล็กมากจนยากที่จะจัดการ ส่วนผสม 2 มิติถูกประกอบขึ้นในลักษณะที่สามารถดูได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบธรรมดาหรือแม้กระทั่งด้วยตาเปล่า และสามารถจัดการได้ตามนั้น

การใช้งานที่เป็นไปได้ของเทคโนโลยีนี้ยังกว้างขวางอีกด้วย คล้ายกับวิธีการพับใช้กับสิ่งของที่ใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น ร่มหรือร่มชูชีพแบบบูรณาการ วงจร จะสามารถมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ในปริมาตรที่ค่อนข้างควบแน่น ฟังก์ชันการทำงานในบริบทนี้สามารถนำไปใช้กับชุดอุปกรณ์ใหม่ที่หลากหลายโดยใช้ความสามารถของวงจรควบแน่น

“สิ่งที่เราสนใจในการพัฒนาคือกลไกในการนำพื้นผิวและองค์ประกอบของอุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมดมาพับเก็บในพื้นที่แคบๆ ตามคำแนะนำของเรา เราต้องการให้พวกเขาปรับใช้บนพื้นผิวการทำงานที่ใหญ่มาก” Park กล่าว