有些科學家想制造出能存世幾百年甚至上千年的東西，有些科學家卻想讓他們制造出的東西快速消亡。日前，來自美國的一個科研團隊就想方設法地要讓看似經久耐用的硅制電路在幾天甚至十幾個小時之內化為烏有。

他們將這種能夠在水或者生物質液體中存留一定時間而后發生分解的電路稱為“瞬時電路”。該技術將有望在生物醫學植入、可降解傳感器以及許多其他半導體設備領域獲得應用。

這項研究由美國伊利諾伊大學厄巴納—香檳分校的約翰·羅杰斯和塔夫斯大學的洛倫左·奧姆內托領銜，相關論文發表在《物理評論快報》上，他們對各種可溶性半導體材料的性能和溶解時間進行了分析。研究表明，硅這種在今天的電子元件中最常見的半導體也能溶于水。

研究人員發現，雖然大塊的硅需要上百年甚至幾個世紀才能溶解，但硅薄片卻能在一個看似緩慢但仍能被人接受的時間內完成分解，這個速度大概是每天5—90納米。硅在水中溶解，會與水反應形成硅酸。而硅酸具有生物相容性和環境友好的特征，因此完全可以在生物醫學植入和環境監測中進行應用。

在這項新的研究中，研究人員對二氧化硅和鎢的溶解特性進行了分析，這是他們用來制造場效應晶體管和環形振蕩器的材料。在生物相容的條件下——溫度37攝氏度，pH值7.4，用鎢制成的部件溶解速度大約是1周的時間，二氧化硅組件的溶解速度從3個月到3年不等。

研究人員發現電子設備的溶解速度與材料的厚度、溶液中離子的類型、濃度，以及制造二氧化硅原始基板的沉積方法相關。通過顯微鏡觀察，他們發現，電路的溶解并不是按照一層一層的方式來進行的，而是有些地方的溶解速度更快。這是由于一些電路的機械結構更為脆弱，溶液更容易滲入其中。

雖然有機電子材料也能夠實現可生物降解，但基于硅的電子器件具有性能更好以及使用互補金屬氧化物半導體（CMOS）制造工藝能夠實現大規模生產的特征。

羅杰斯稱，他們在此項研究中最大的一個發現是，制造傳統芯片的工廠完全能夠通過選材、設計以及加工工藝順序的改變生產瞬時電路。這將在很大程度上降低瞬時電路制造成本，縮短其技術轉化過程。

瞬時電子設備具有非常廣泛的應用領域，特別是在醫療領域當中。例如，它們可以被用來制造可以溶解的導管；用來監測腎臟、心臟或肺的可生物降解的傳感器；術后用于監測細菌感染的水溶性電子設備等。在用于環境監測時，瞬時電路可以從遠程位置發送數據，任務完成后可降解到土壤當中，減少對環境帶來的污染。

羅杰斯說：“我們正在與一些工廠進行接觸，希望能一起制造出更先進的可降解電路和傳感器，讓具備水溶性的聚合物電路基底成為可能，相信在不久的將來上述設想都能夠成為現實。

編輯：jq