Forscher Cunjiang Yu und sein Team haben einen wichtigen Durchbruch in der Material- und Elektronikentwicklung erzielt und erfolgreich „Gummi-CMOS“ mit CMOS-Funktionalität (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) entwickelt. Diese innovative Errungenschaft, veröffentlicht in der Fachzeitschrift *Science Advances*, markiert einen bedeutenden Schritt von der Idee zur praktischen Anwendung in der Gummielektronik. Im Gegensatz zu herkömmlichem CMOS, das auf starren Metallen und Oxiden basiert, erreicht Gummi-CMOS die Funktionalität von Schaltungen durch dehnbare Gummimaterialien und behält dabei auch bei einer Verformung von bis zu 50 % eine stabile elektrische Leistung bei. Dies eröffnet völlig neue Wege für die Entwicklung elektronischer Geräte.
Während die traditionelle CMOS-Technologie in Geräten wie Smartphones und Laptops weit verbreitet ist, neigt ihre starre Struktur beim Biegen oder Dehnen zu Rissen und Ausfällen. Obwohl die Forschung versucht, Silizium-Halbleiter mit Polymersubstraten zu kombinieren, schränkt die mangelnde Elastizität des Materials die Integration in biologisches Gewebe oder dynamische Oberflächen weiterhin ein. Aus diesem Grund gewinnt die Gummielektronik zunehmend an Bedeutung: Durch den Ersatz von Halbleitern, dielektrischen Materialien und Verbindungen durch dehnbaren Gummi wird eine umfassende Flexibilität von Komponenten bis hin zu Systemen erreicht. Der Durchbruch von Professor Yus Team liegt im erstmaligen Aufbau einer vollständigen CMOS-Architektur aus elastischen n- und p-leitenden Transistoren. Ihre digitalen Logikgatter behalten ihre robuste Funktionalität auch unter hoher mechanischer Belastung bei und überwinden damit die bisherige Beschränkung, nur p-leitende Materialien demonstrieren zu können.
Die potenziellen Anwendungsgebiete dieser Technologie erstrecken sich bis in den Medizin- und Wearable-Bereich. Die vom Team entwickelte „Sensorhaut“ passt sich optimal der menschlichen Haut an und bietet so eine nicht-invasive Lösung für die Gesundheitsüberwachung. Tragbare Handschuhe auf Basis von CMOS-Technologie aus Gummi können Informationen direkt intern erfassen und verarbeiten und eröffnen damit revolutionäre Möglichkeiten für die Softrobotik und die Mensch-Computer-Interaktion. Professor Yu betonte, dass die Forschung zwar ursprünglich aus dem Bedarf an medizinischen Implantaten entstanden sei, ihr technologischer Wert jedoch weit über die Biomedizin hinausgehe und die Standards für das Design elektronischer Systeme in zahlreichen Branchen zukünftig grundlegend verändern könne.
Weitere Informationen: Yongcao Zhang et al., „Dehnbare komplementäre integrierte elektronische Bauelemente auf Basis flexibler Dual-Type-Transistoren“, Science Advances (2025).
