想象一下，从你的喷墨打印机可以得到最新款的智能手表或者一个高技术心脏病警示探测器。研究人员已经在这一方向取得了进展：通过打印低成本而可靠的晶体管阵列――当代电子产品的核心部件――将他们用于执行各种基础计算任务。这一研究在将来某天可能会在有机柔性消费性电子产品方面开创一个新纪元。

 

　　与一般的晶体硅相反的是，新的电路由有机碳基化合物构成。已经有人通过联合使用喷墨式打印和其他沉积的方法打印出了有机电子元件，这种产品在整个过程中只用了一台喷墨打印机。德克萨斯大学奥斯汀分校的电气工程师阿南斯·多达巴拉珀（Ananth Dodabalapur）说：“我很难想象这种两层结构的器件只通过喷墨打印就能把所有事情都做好，这是一个挺不错的演示。”他并没有参与此项研究工作。

 

　　相对于大批量生产的产品而言，新的商业电子设备必须精致、耐用、经得起检验。几乎所有的大众市场设备都依赖于晶体硅微芯片，生产者会在这种芯片上镶嵌更小的晶体管――尤其是可以用于组成电脑逻辑电路的电子开关。

 

　　但是硅芯片有一些劣势。例如，由于硅片坚硬，所以很难将硅基电路系统做成柔性产品。很多人认为由有机材料制成的柔性耐用电子产品可以为电子产品开创新的应用。例如，柔性电子产品可以搜集重要的医疗数据，如动脉硬化方面的数据，这些数据有助于预测心脏病和大脑的脑电活动，可以揭示癫痫症发作的症状。

 

　　为帮助实现这一潜能，韩国浦项科技大学的电器工程师郑崇俊与他的同事们决定研究一下他们能否简单地打印出有机晶体管的工作网络。为尽可能多地加入晶体管，他们设计的晶体管可以一层一层往上叠加，而不是侧放在芯片边上，这样之前只可以放一个晶体管的空间，现在可以有效地将两个晶体管放置在其中。

 

　　他们有一次用一个喷墨打印机打印了3微米高的电路：将碳基化合物放置在底层，通过这些化合物，电流可以自由流进或流出晶体管；然后，放置可以控制两个晶体管电流的金属电极；最后，化合物形成晶体管的载流部件。在各层晶体管之间，他们还存放了一层保护薄膜，这种材料被称为聚对二甲苯，一种新型热塑性塑料。这一器件包括了100多个晶体管，足够形成可以完成几项基本运算（包括添加2个数字）的逻辑电路。

 

　　郑崇俊的器件达到了一些重要基准。生产8个月后所有晶体管都能很好工作，这对于寿命很短的有机电子产品来说，是令人印象深刻的一大亮点。另外，据美国化学学会纳米期刊的研究报道，与特殊硅片加工中需要几百度的温度条件相比，有机电子产品在这一整个过程中，所需的温度不高于120°C。

 

　　但是，打印的产品

与硅电子产品相比还有较大的差距。这个团队能够将5个晶体管放入1平方毫米，而当今的计算机可以将数百万的集成电路芯片塞进同样的空间内。“从晶体管的集成度来看，我们的技术还相当于20世纪60年代末70年代初的硅技术水平，那时候微型处理器才刚刚出现。”郑崇俊说道。

 

　　由于研究人员是为了演示概念而不是打印产品，郑崇俊的团队在硬质玻璃上打印出了电路。同时，他们也已经在柔性塑料上打印出了类似的元部件，并计划很快公布结果。多达巴拉珀也提到，通过一些度量计算表明，这种新器件相对于一些已经生产出来的有机电路而言，尚属落后。例如，团队用到的逻辑计算类型，与其他方法相比，需要用到更多的晶体管，极大地抹去了元件紧密叠加所带来的好处。晶体管的运算速度也相对较慢和不连贯。此外，即使在生产过程中每一步都用到喷墨打印，但也没有看到限制一个人使用打印或仿制技术的任何益处。

 

　　然而，帕洛阿尔托研究中心（PARC，加利福尼亚的帕洛阿尔托的一个研究机构）的一位柔性电子产品专家亚诺什·维若斯（Janos Veres）认为，随着一种产品逐渐走向商业化，它的缺陷也可能慢慢会消失。这项研究呈现出了一种打印和保护有机电子元件的新方法，也想象了未来的传感器将不仅包含两层晶体管，而是很多，可能还会与硅芯片或者其他技术综合应用起来。对于这一成果而言，维若斯表示很受鼓舞，他说：“最终我们一定会看到打印的微芯片。”