跳动城乡网将 500 亿个晶体管放入指甲大小的微是一项壮举，需要纳米级精度的制造方法 - 薄膜分层，然后蚀刻、沉积或使用光刻法来创建半导体、绝缘体、金属和其他材料的图案，构成内的微小工作设备。
该过程很大程度上依赖于携带和沉积各层材料的溶剂——这些溶剂难以处理且对环境有。
现在，由塔夫茨大学 Frank C. Doble 工程学教授 Fiorenzo Omenetto 领导的研究人员开发出了一种以水为主要溶剂的纳米制造方法，使其更加环保，并为开发结合无机和生物材料的设备打开了大门。这项研究发表在《自然纳米技术》杂志上。
使用水作为溶剂的挑战在于，制造过程中接触的材料往往是疏水性的，也就是说它们排斥水。就像打蜡好的汽车上会形成水珠一样，硅片或其他材料的表面可能无法均匀地涂上水基材料。
塔夫茨大学丝绸实验室的奥梅内托和他的团队发现，普通丝绸的蛋白质组成部分——丝素蛋白，可以显著增强水均匀覆盖几乎任何表面的能力，具体取决于添加的丝素蛋白的量。
为了解决这个问题，在商业生产中还使用了其他能够改变水的性质的表面活性剂，但丝素蛋白的用量可以大大减少，且质量更高，并且对生物和环境都无害。
“这为设备制造带来了巨大的机遇，”Omenetto 说道。“我们不仅可以在硅上沉积水溶性材料和金属，还可以在各种聚合物上沉积。我们甚至可以在几乎任何表面上以纳米精度沉积和打印生物分子。”
Omenetto 和他的团队在早期的研究中已经证明了这种能力，他们创造了一种混合硅生物晶体管，它可以对环境做出反应，在数字和模拟处理之间转换，甚至可以成为神经形态(类似大脑)设备的前身。
例如，生物分子已与电子器件结合用于检测血液中的葡萄糖、指示感染的抗体和用于识别突变的 DNA 片段，但将它们集成到微等常见的纳米制造设备中，可以设计出对健康和环境作出反应的下一代生物传感器和处理器。
本研究中展示的使用水基处理的纳米设备包括当今在计算机、智能手机、太阳能电池和其他技术中广泛使用的许多组件：
铟镓锌氧化晶体管主要用于显示技术、柔性电子、图像检测和触摸屏
晶体管中用于控制电子流动的氧化铝绝缘体
用于光学滤光片、太阳能电池和透明显示器的氧化镍薄膜，以及
钙钛矿薄膜用于高效太阳能电池、发光二极管、光探测器、激光器和存储器
这些组件的性能与商业开发的同类产品相当。研究人员表示，事实上，微和其他纳米器件的水基制造可以轻松替代当前的制造工艺。
