従来の知恵では、電子機器と水は混ざり合わないというものがあります。携帯電話が手から浴槽などに滑り込まなかったとしても、これを知っています。 今年の夏、ジョン・A・ロジャースが集積回路で元気に水を飲むのを見たのは、ちょっとした警戒心でした。
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ジョン・ロジャースの目標は、人間と機械の境界にほかなりません。 （ティモシー・アーチボルドによる写真イラスト） 
ロジャーズの研究から生まれた技術的な不思議には、昆虫の目に触発されたカメラが含まれます。 （イリノイ大学アーバナシャンペーン校ベックマン研究所、ジョンロジャース） 
頭部衝突の重症度を監視するスカルキャップ。 （MC10提供の写真） 
ジョン・ロジャーの研究は、脳に成形する電極を作成しました。 （イリノイ大学アーバナシャンペーン校ベックマン研究所、ジョンロジャース） 
身体用のデバイスを構築する前に、ロジャースのチームはシリコンや窒化ガリウムなどの多様な材料をテストしました。 （イリノイ大学アーバナシャンペーン校ベックマン研究所、ジョンロジャース） 
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私たちはイリノイ大学アーバナシャンペーン校の研究室にいましたが、ロジャースはそこの材料科学者であり、パリッとしたポロ、カーキ、ボーイスカウトリングの健全さの写真には、一般的なスプレーボトルがありました。 ラジオ発振器である回路は、一部のポスドクが屋外の背景として設置した人工芝の上にきらめきました。
最初の水の吹き付けにより、回路がゆっくりとカールし、火がついたばかりの紙切れのようになりました。 ロジャーズが再びスプレーしたとき、サーキットはハンカリングして自分自身の上に崩壊しました。 次の振りかけは必殺技でした。サーキットとその透明なシルクの裏地は液体のボールに縮み、長い草の葉をドリブルしました。 数秒前にダイオード、インダクタ、シリコントランジスタを備えた電子機器が機能するようになったのは、今では朝露の滴よりも目立たなくなりました。
「うん、それはかなりファンキーだ」とロジャースは言う。彼は46歳で、隣人の真剣な態度を持っている。 しかし、これはパーラーのトリックではありませんでした。 ロジャースと彼の研究者チームは、回路を「一時的」に設計しました。それは死ぬために生まれました。 そしてロジャースがそれを見るように、それは電子工学を医学、環境研究および国家安全保障の未知の海に打ち込むことができた。 心臓手術後の大動脈の血圧を追跡し、患者が森から出ると溶解するセンサーがすぐに見つかるかもしれません。 または、無毒の携帯電話を使用して、アップグレードの準備ができたときに、 意図的に排水口を洗い流します。 または、敵の手に落ちる前にplop-plop-fizz-fizzを行う繊細な戦場技術。 「これには多くの価値があることを願っています」と彼は言います。 「それは単なる好奇心ではありません。」
一過性の電子機器は、主要な科学雑誌での出版率が見出しをつかむギズモの出力によってのみ一致するアイデア工場であるロジャースの研究室から生まれた、これまでにない最も思いがけない発明かもしれません。 大学で最も高名な椅子の1つを持っているロジャースは、5つの学部に任命されています。 彼はまた、学校のフレデリック・サイツ材料研究所を指揮しています。 彼はほとんどの年に何十もの記事を著者または共著者として執筆しており、その多くはScienceやNatureなどのマーキージャーナル向けです。 しかし、彼の研究室は、そのすべての真剣な科学のために、バイオニックマンにとって同じくらい簡単にバックロットになる可能性があります。
ロジャースと彼の共同研究者は、心臓のうねった表面を包むセロハンのような電子の鞘を作りました。 彼らは、人間と昆虫の視力を模倣した眼球型のカメラと、脳に直接注入できる小さなLEDの柔らかい糸を作りました。 訪問中、ポスドクはトランジスタを注入した一時的な皮膚の入れ墨、「表皮電子機器」を見せてくれた。これは病院の患者を、医師がバイタルサインに遅れないようにするワイヤーやクリップオンセンサーのもつれから解放する。
ロジャーズは、科学の世界でこれらのアイデアを夢見ただけでなく、それらを構築する方法を不可解にするためにもスターダムに上昇しました。 彼の洞察の多くは、シリコンベースの回路に関する現状の概念を無視した研究の産物です。
剛性、剛性、耐久性は、現代のエレクトロニクスの基礎です。 マイクロチップ 、 ソリッドステート、回路基板などの語彙に埋め込まれています。 エレクトロニクスが今日行うことの90パーセントについては、それで問題ないかもしれません。 Rogersは他の10％に興味があります。彼は、ハードウェアを柔らかくしたいと考えています。人体と自然界の輪郭を動かし、膨らませ、脈動させるのに十分な柔らかさです。 彼の目標は、人間と機械の境界にほかなりません。 脳は「Jell-Oに似ており、時間的に動的であり、動き回っています」とロジャースは言います。 「シリコンチップは、形状と機構が完全に一致していないため、動きを制限しないと動きに対応できません。」
確かに、電子プローブは脳組織に沈めることができます。 「しかし今、あなたはJell-Oのボウルに針があり、それが飛び回っています。」誰がそれを望んでいるのでしょうか？
短期間、ロジャースは他の研究者と同様に、プラスチック回路を解決策と考えていました。 しかし、プラスチックの柔軟性は大きなコストであることが判明しました。電気的には、半導体のスーパースターであるシリコンよりも1, 000倍遅かったのです。 「洗練された高速操作を必要とするものは何もできませんでした」と彼は言います。
そこで彼はシリコンを再検討しました。 彼はすぐに、100ナノメートル、または人間の髪の毛の1000分の1という非常に薄いシートに剪断する技術を開発し、夢にまでみることのできることはほとんどありませんでした。伸びました。 それから彼はさらに進んだ。 昨年のScienceのカバー記事で、彼は、シリコンスキニーをさらに35ナノメートルにすると、数日で完全に生体液または水に溶解すると発表しました。
従来のシリコンウェーハの1ミリメートルの厚さは、導電性とは何の関係もないとロジャーズは知っていました。
「ウェーハベースのエレクトロニクスを中心としたこの巨大な産業があります。そのため、人々は伝統的にシリコンを見て、「それは柔軟ではありません。柔軟な回路用に別の材料を開発する必要があります」」と彼は言います。 「しかし、メカニクスのレベルでもっと考えてみると、問題はシリコンではなく、ウェーハであることがすぐにわかります。 そして、回路の動作に関係のない下にあるシリコン材料を取り除くことができれば、ルーズリーフ紙のようにフロッピーのように、非常に薄いシリコンのシートが残ります。
7月の1日の仕事の終わりに、ロジャースは彼のオフィスの横の会議室に滑り込み、その後運動用のショートパンツ、白いチューブソックス、スニーカーで足を踏み入れました。 キャンパスを出る前に、公園でテニスをするために妻と息子に会うために、彼は私にオフィスのツアーをしてくれました。本棚にはプラスチックの宝石箱に入れられた彼の発明のデモがたくさんありました。 、「ビニール手袋の近接センサー」、「伸縮可能な太陽電池」、「ねじれたLED」。
ロジャースは、彼の柔軟で伸縮性のある電子機器は、あらゆる種類の飛躍を代表するという考えを脇に置いています。 「私たちのものは本当にニュートン力学です」と彼は言います。 彼のシリコンは、工場で作られたウエハーに、1枚の紙が2 x 4になっているものです。同じサラミで、ずっと薄くスライスされています。
「ジョンの強みの1つは、高度に開発された形で既に存在する技術を採用し、新しいアプリケーションを追加するために新しいものを追加する方法を認識していることです」と、Rogersの研究室で働いていた有名なハーバードの化学者であるGeorge Whitesidesは言いますポスドク。 「彼は科学と工学のこのギャップで非常に創造的です。」
ロジャースの過渡回路は絹タンパク質で覆われており、電子回路を液体から保護し、数秒または数年で溶解するように処方することができます。 シルクの内側には、シリコン、マグネシウムなどの材料がいくつかのビタミンや制酸剤に含まれる化学物質に分解する回路部品があります。 （昨年12月のエンジニアリンググループへのスピーチで、ロジャーズはあえてサーキットの1つを飲み込んだ。「鶏の味がする」と彼は観客と冗談を言った。）
長年にわたる臨床試験とそれに続く規制当局の承認は、これらのデバイスが人体に導入されるのを待っています。正確にどのようにデバイスに電力を供給し、ワイヤレスで接続するかは、活発な研究分野です。 しかし、科学、ビジネス、政府の世界では、早期かつ頻繁な通知が行われています。 2009年、マッカーサー財団は彼に「天才」フェローシップを授与し、彼の作品を「産業、消費者、生体適合性エレクトロニクスの製造における革命の基盤」と呼びました。2年後、彼はレメルソンMIT賞を受賞しました発明者のためのオスカーの。 それぞれに500, 000ドルの小切手が付いてきました。
彼の膨大な特許ポートフォリオを獲得するために、ロジャースは4つのスタートアップ企業を共同設立しました。 彼らは数千万ドルの資金を調達し、生物医学、太陽光発電、スポーツ、環境モニタリング、照明などの市場を、彼の創造的衝動と同様に折eyeしています。 今年の初め、MC10はリーボックと提携して、最初の製品を発売しました。Checklightは柔軟なシリコン回路を備えたスカルキャップで、単独で、またはフットボールやホッケーのヘルメットの下で着用可能で、一瞬の点滅で頭に衝撃を与える可能性があることをプレイヤーに警告しますLED。
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ロジャースは、1967年に2人の息子の長男ミズーリ州ローラで生まれました。 2年後、父親のジョンR.ロジャースが州立大学で物理学博士号の口頭試験を終え、その家族はヒューストンの車に積まれました。 そこのテキサコの研究室は、地下の岩層を音響的に検索することで、彼の父親を雇って石油を捜索させていました。
彼の母親、元教師であったパッティアン・ロジャースは、少年が若い間は家にいて、しばしば科学と自然についての詩を書きました。
家族はヒューストンのスタッフォード郊外の牧草地に隣接する新しい区画に定住しました。 ジョンと弟のアーティーは野原に飛び込み、数時間後にヘビ、カメの鳴き声、そして「バルミント」の動物園で戻ってきました。
パッティアンは、息子たちの自然への魅力に感動し、屋外の冒険に参加し、その後メモを書き留めることがよくありました。 彼女は数十冊以上の本を出版し、5つのプッシュカート賞とグッゲンハイムフェローシップを獲得しました。
彼女の詩のどれかがジョンを少年として見たことからインスピレーションを受けたかと尋ねると、彼女は自然の神秘と科学的抽象の交差点について「概念と彼らの身体（野原の少年）」に私を導いた。
「泥亀の目を見つめる/十分長い間、彼はそこに同心性を見る」、それが始まる。
ロジャーズは、子供の頃の夕食の会話は、「お父さんとの物理学やハードサイエンスから、お母さんを通しての科学のインスピレーションに満ちた側面に及ぶだろう」と言った。 創造性と芸術は科学の自然な部分であるという概念を植え付けました。 それの実行だけでなく、そこから流れる意味と洞察も同様に。」
公立学校に通い、イーグルスカウトになるロジャーズは、「テキサスの太陽を浴びて、発電できるという点で絶対に核にすることができるこの巨大な放物面反射鏡」で4年生の最初のサイエンスフェアに参加しました。 5年生のとき、彼は1箱の鏡と光源で地区全体のフェアを獲得し、UFOに足を踏み入れたような錯覚を引き起こしました。
彼は授業を非常に早く終えたので、高校4年生の多くは独立した研究でした。 父の研究室にあるスーパーコンピューターと、ふるいにかけられない深層探査データの連なりで、彼は海底をマッピングするための新しいアルゴリズムを書き、メキシコ湾の底に巨大な塩舌を発見しました。 その結果、ロジャーズはその年にアストロドームで開催されたヒューストン全体のサイエンスフェアで大学の奨学金を獲得しました。
テキサス大学オースティン校の学部時代に、彼は化学教授の研究室で働くように申し込んだ。 彼はすべての輝くガラス製品の中で上級研究者と肩を並べて苦労し、魅了されました。 今日、彼は自分の研究室で学部生のために30から50の場所を確保し、他の材料科学部門と同じくらい多くの場所を確保しています。 「私は成績を見る必要はありません。彼らが望んでいるなら、彼らはそこにいます」と彼は言います。 「教室での指導は科学にとって重要であることを示していますが、それは科学そのものではありません。」
彼はオースティンで化学と物理学を専攻し、MITで同じ科目で修士号を取得しました。 MITの光学専門家であるキース・ネルソンは、ロジャースの驚くべき初期の記録に非常に感銘を受けたため、手紙を書くという珍しいステップを踏んで博士号を取得するように促しました。 「彼は非常に多くの指標を持っていたので、科学で素晴らしいことを達成できました」とネルソンは言います。
ロジャースは大学院2年または3年で、ネルソンの方法を合理化する方法を見つけました。 注目に値する例として、彼は交差するレーザービームと音波の減衰を研究するために苦労して傾けられたミラーのクモの巣を、わずかな時間で1つのビームで同じ結果を達成する単一の光回折マスクに置き換えました。
誰もそのことを以前に考えていましたか？ 私はネルソンに尋ねました。 「私は、その方法をもっと早く実現すべきだったと言えますが、実際はそうではありませんでした。 そして、私たちだけではありません」と彼は言いました。 「私はフィールド全体を意味します。」
ロジャース博士は博士号のために、薄膜にレーザーパルスを当てることで薄膜の特性を評価する手法を考案しました。 半導体産業の人々は、彼が大学院を卒業する前から注意を払っていました。 品質管理のため、工場では、堆積時にマイクロチップの極薄内部層を厳密に測定する必要があります。 一般的な方法、つまりプローブでレイヤーをタップする方法は、単に遅いだけではありませんでした。 また、チップの破損や汚れのリスクもありました。 ロジャースのレーザーアプローチは、食欲をそそるソリューションを提供しました。
マサチューセッツ工科大学での最後の年に、ロジャーズとクラスメートは、学校のスローンマネジメントスクールから学生を募集し、100ページのビジネスプランを作成しました。 ネルソンはベンチャーキャピタリストである隣人に手を差し伸べ、やがてグループには投資家、CEO、シリコンバレーでの会議がありました。
教室から会議室への移行は必ずしもスムーズではありませんでした。 チップテスト会社であるTencorでの会議で、ロジャースは方程式と理論の透明性の後に透明性を予測しました。
「やめろ、これはやりすぎだ」とTencorの幹部は割り込んだ。「測定できるものを教えてくれないか、それを使用できるかどうかを教えてやる」
ロジャーズは、剛性、層間剥離、縦方向の音速、熱伝達、膨張係数のリストを調べました。
いいえ、気にしません、いいえ、いいえ、エグゼクティブは言いました。 厚さはどうですか？ できますか？
まあ 、 はい 、それは彼が彼のビジネス計画で引用さえしなかった1つの尺度でしたが、ロジャースは言いました。
それが私が欲しいものだとエグゼクティブは言った。
「それは私たちのすべての人生で重要な瞬間でした」と、スタートアップを共同設立し、現在は医療ソフトウェアおよびデバイス会社の最高技術責任者であるMITの同級生であるMatthew Banet氏は振り返ります。 「私たちは足の間に尻尾を置いて戻りました。」
ケンブリッジに戻って、彼らは、Tencorが望んだ通りの結果が得られるまで、レーザーシステムを数か月かけていじりました。オングストロームの10分の1、または10億分の1メートルの厚さの変動を測定しました。
産業界と発明家の間のギブアンドテイクは驚くべきものでした。 ロジャーズは、「技術の推進が科学的理解を促進することもあり、その逆ではないこともある」と考えました。彼と彼の同僚はすでにレーザー技術に関する論文を発表していましたが、Tencorの要件により、彼らはさらに多くのことを理解するように強制されました光学と物理学と音響学と信号処理。
「すべての科学研究を、科学雑誌への掲載を超える価値をもたらす可能性のあるもののコンテキストに入れました。」
RogersのレーザースタートアップであるActive Impulse Systemsは、ベンチャーキャピタルで300万ドルを調達し、1997年に最初のユニットであるInSite 300を売却しました。1998年8月、設立から3年で、事業はPhillips Electronicsによって29ドルで買収されました。百万。
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キース・ネルソンの研究室がロジャーズに測定方法を教えた場合、ハーバードのジョージ・ホワイトサイドの研究室は彼に構築方法を教えました。 ロジャースは博士号を取得した直後に1995年にそこに行きました。 当時のWhitesidesの情熱は、ゴムのスタンプを使用して分子の厚さのインクパターンを印刷する技術であるソフトリソグラフィでした。 ロジャーズはすぐに、光ファイバーケーブルのような曲面で回路にインクを塗る可能性を見出しました。 そのアイデアとそれに続く特許と論文は、ニュージャージー州北部のAT＆Tの伝説的な研究部門であるBell Labsからの求人を獲得しました。 1996年に結婚した物理化学者であり、MITの同級生であるロジャースの妻であるリサダーは、すでにそこで働いていました。 彼らは長距離関係を行っていました。
「私にとって、それは楽園のようなものでした」と彼は、トランジスタ、レーザー、Cなどの画期的なプログラミング言語を開拓したベル研究所について語ります。「科学と技術のインターフェースに惹かれました。」しかし、2001年の通信事故ベルラボで大規模なレイオフが行われ、その後、別の爆弾が発生しました。ロジャースの部門の若い研究者が、主要な新聞のセットのデータを作成しました。 ロジャースは、名高いエンジニアリング部門と学際的な研究のための豊富なリソースがあるため、イリノイ大学に進むことに決めたと彼は言います。 （また、赤ちゃん-彼らの唯一の子供、ジョンS.-が途中であり、彼の妻の家族はシカゴ出身でした。）
やがて、ロジャースは25人のポスドク、15人の大学院生、数十人の学部生からなる研究グループを編成しました。 グループのサイズにより、コラボレーションは非常に多様で、無差別と呼ばれる可能性がありました。 私の3日間の訪問中に、ロジャースはリーハイ大学のナノチューブの専門家と会議や電話会議を行いました。 アリゾナ大学の心臓専門医。 国立衛生研究所の熱画像スペシャリスト。 ノースウェスタン大学から相乗りした理論物理学者のチーム。 そして、シカゴ美術館から来てLEDで飾られたアパレルについて話すファッション教授。
彼が13時間の勤務時間を分割する30分の時間枠の1つで、5人の学部生が夏の研究プロジェクトについて正確なタイミングでスライドショーを行うのを見ました。 ロジャースは、あたかも新しい啓示に向かって走り回っているかのようにテーブルの下で跳ね返り、生徒に質問を投げかけ、集合写真を撮ってトッププレゼンターにギフトカードを渡しました。
ホワイトサイドは、ロジャースは多くの科学者を苦しめている「ここで発明されていない」症候群の負担を受けていないと言いました。 「ジョンの見解は、それが良いアイデアであるならば、彼はそれを新しい方法で使うことを完全に幸せだということです。」
「研究における最も重要な進歩の多くは、伝統的な分野の境界で起こっています」とロジャーズは言います。 トランジェントエレクトロニクスに関する彼のScience記事には、6つの大学、3か国、1つの商業コンサルティング会社の21人の共著者が掲載されています。
学生は彼の最も有名な発明のいくつかに影響を与えました。 ロジャーズがソフトリソグラフィについて語ったのを聞いた後、インクの分子だけでなく、シリコンがスタンプされたことはないかと尋ねられました。 「彼はそれをどうやってやるのか考えもしていなかったが、彼はそれを質問として投げ捨てた。1年生の学生が尋ねるような質問だ」
ロジャーズが直面した問題は、どのようにして硬いシリコンをスポンジ状のインクパッドに変えるのですか？ 一連の実験から、シリコンインゴットを非正統的な角度でウェーハにスライスし、特定の化学溶液でウェーハを洗浄すると、インクのようなスタンプで剥がれる薄い表面層を柔らかくできることがわかりました。 パターン-たとえば回路要素-は、持ち上げて別の表面に印刷することができます。
「誰もそれをやったことがなかった」とカーネギーメロンの材料科学者であるクリストファー・ベッティンガーは言う。 ロジャーズがもつれた多くの技術的な謎の中で、「可逆的な粘着性」であると彼は言った。
「指をなめ、粉砂糖に入れると、粉砂糖を手に入れることができます」とベッティンガーは、類推して言いました。 「しかし、どうやって砂糖を他の何かに落とすのですか？」ロジャースは速度を変えてそれを行いました。スタンプにインクを塗るには、素早く触れて持ち上げてください。 新しい表面に刻むには、ゆっくりタッチして持ち上げます。 この発見により、彼はシリコンの「ナノメンブレン」をほぼどこにでも埋め込むことができました。プラスチックやゴム、タトゥーのような電子機器、そしてシルク、溶解可能なものに。 彼は回路を皮膚に直接押し付けることさえできることに気付きました。
ローレンス・リバモア国立研究所のバイオエレクトロニクスの専門家であるアレクサンドル・ノイは、ロジャーズの身長は「論文、招待講演、記録」の産物であるが、無形の何か「クールな要因」でもあると語った。
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ロジャースの一時的な電子機器の仕事に対する資金は、主に科学分野で最も奇抜なアイデアのいくつかに資金を提供している国防総省の防衛高等研究計画局（Darpa）から来ています。
政府のセキュリティ許可を取得しているロジャースは、ダルパが特定の軍事アプリについておかしくなりたいと言います。 「でも想像できます」と彼は言います。 する必要はありませんでした。 DarpaのWebサイトでの2013年1月のニュースリリースは、ロジャースの研究を引き継いだ「Vanishing Programmable Resources」プログラムの目的を明示しています。この機関は、ラジオ、電話、リモートセンサー、その他の洗練された電子機器に対処する方法を探しています米軍作戦後の「戦場に散らばる」アップ。 敵に捕らえられた場合、この電子廃棄物は「DoDの戦略的技術的優位性を損なう可能性があります。
「これらの電子機器が不要になったときに単に姿を消したとしたらどうでしょうか？」
間違いなく、Q-007映画の英国の秘密機関の研究室長は、感銘を受けるでしょう。 ロジャースは、彼の側では、彼が語ることのできるアプリケーションについて十分に夢中になっています。 彼と彼の同僚は、油流出を事前に設定された期間追跡してから海水に溶け込むセンサーや、埋立地を毒するのではなく生分解する無毒の回路を備えた携帯電話を想像します。 彼らはまた、胸部の医療機器を見ています。つまり、動脈がどの程度治癒しているかを報告する「スマートステント」です。 到達しにくい組織に薬を滴定するポンプ。 薬物ではなく電気パルスで痛みと戦う「電気医薬品」。
一時的な医療インプラントの「一時的」の利点の1つは、デバイスを回収するための2回目の手術の費用、手間、および健康上のリスクを患者に与えないことです。 しかし、ロジャーズ氏は、目標は、ペースメーカー、人工内耳、脳深部刺激装置などの既存の生体内技術に取って代わることではなく、これまでにないエレクトロニクスをもたらすことです。
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少し前まで、ロジャースは家族と一緒にマルタに飛び、そこで彼の兄弟はビデオゲームのデザイナーとして働いていました。 ロジャーズはシュノーケリング中にヒラメを発見し、ビーチから兄弟の家までタクシーで、母親の詩人であるパッティアンは背中に目をつけて魚の進化に驚いた。 「人生が生き残るために見つけたさまざまな方法」と彼女は息子に話し、神秘的な方向に会話を進めました。 "何故ですか？"
彼女の息子は、ヒラメにも興味がありましたが、理由は形而上学とはほとんど関係がありませんでした。
「それが理由ではない」と彼は彼女に言った。 「それがその方法です。彼らはどうやってそれをしましたか。」
