اخیراً گروهی از محققان در ایالات متحده گزارش کرده‌اند که پیشرفتی چشمگیر در مدارهای مجتمع لایه‌نازک که شامل شبکه‌های نانولوله کربنی بر روی زیرلایه‌های پلاستیکی هستند رخ داده‌است. این مدارها خصوصیات الکترونیکی بسیار خوبی از خود نشان داده‌اند و می‌توانند در آینده در کاربردهایی از قبیل نمایشگرهای کاغذمانند، بسته‌بندی هوشمند غذا و لباس‌‌های الکترونیکی که وضعیت سلامت بدن را نشان دهند، استفاده شوند.
پیشرفت چشمگیر در مدارهای انعطاف‌پذیر نانولوله کربنی
|
اخیراً گروهی از محققان در ایالات متحده گزارش کرده‌اند که پیشرفتی چشمگیر در مدارهای مجتمع لایه‌نازک که شامل شبکه‌های نانولوله کربنی بر روی زیرلایه‌های پلاستیکی هستند رخ داده‌است. این مدارها خصوصیات الکترونیکی بسیار خوبی از خود نشان داده‌اند و می‌توانند در آینده در کاربردهایی از قبیل نمایشگرهای کاغذمانند، بسته‌بندی هوشمند غذا و لباس‌‌های الکترونیکی که وضعیت سلامت بدن را نشان دهند، استفاده شوند. جان راجرز، از دانشگاه ایلینویز و سرپرست این گروه، می‌گوید:«ما برای نخستین بار تمام بخش‌های اصلی همانند مواد و راهبردهای مجتمع‌سازی، همچنین ابزارهای مدل‌سازی فیزیکی و مداری را برای فناوری الکترونیک مبتنی بر نانولوله که می‌تواند برای کاربردهایی در الکترونیک انعطاف‌پذیر سودمند باشد عرضه کرده‌ایم. جذابیت روش ما در این است که در مقایسه با سیستم‌های شناخته‌شده‌تری که از سیلیکون بی‌شکل یا پلیمرها در ساخت نیمه‌رساناها استفاده می‌کنند، کارایی بسیار بهتری دارد.» راجرز و همکارانش در ساخت مدارهای خود از شبکه‌های تصادفی بزرگی از نانولوله‌های کربنی به‌عنوان یک نیمه‌رسانای لایه‌نازک مؤثر بر روی زیرلایه‌های پلاستیکی بهره گرفتند. این محققان به هر دو صورت تئوری و آزمایشگاهی دریافتند که با حکاکی الگوهای مشخص بر روی این شبکه‌ها، می‌توان این افزاره را به گونه‌ای کنترل کرد که خصوصیات خوب و قابل تکراری ایجاد گردد، سپس می‌توان این افزاره‌ها را با استفاده از فراوری لایه‌به‌لایه(مشابه با آنچه که اخیراً در الکترونیک لایه‌نازک معمول شده‌است) در مدارها مجتمع‌سازی نمود. راجر توضیح داد:«نکته اصلی در روش ما این است که هر افزاره ترانزیستوری از ده‌ها هزار نانولوله استفاده می‌کند. در این راه، حتی با کنترل اندک بر روی خصوصیات الکترونیکی، موقعیت‌های فضایی یا جهت‌گیری نانولوله‌های مجزا، می‌توان تکرارپذیری بالایی داشت.» این مدارها که ابعادی کوچک یا متوسط دارند شامل حدود صد ترانزیستورند و خصوصیات هر کدام از این افزاره‌ها بسیار بهتر از ساختارهای مشابه پیشین است که مبتنی بر سیلیکون بی‌شکل، پلیمر یا نیمه‌رساناهای مولکولی آلی کوچک هستند؛ مثلاً پویایی این مدارها بالا (۸۰ سانتی‌متر مربع بر ولت)؛ شیب‌های زیرآستانه آنها پایین (mV dec–۱ ۱۴۰) و ولتاژ کاری آنها زیر پنج ولت است. این مدار نسبت روشن به خاموش بالایی(۱۰۵) دارند و حتی در ابعاد بزرگ و صد میکرونی، سرعت کلیدزنی آنها حدود کیلوهرتز است، همچنین این مدارها از انعطاف‌پذیری بالایی برخوردار بوده و تولیدشان آسان است. بنا به اظهارات راجرز، کاربردهای بالقوه این افزاره‌ها در الکترونیک انعطاف‌پذیر شامل نمایشگرهای کاغذمانند، بسته‌بندی غذای هوشمند، پایش‌کننده‌های سلامتِ شخصی یا ساختمانی و برچسب‌های تشخیص فرکانس رادیویی است. یکی از کاربردهای جدید هم می‌تواند LEDهای آلی باشد. نتایج این تحقیق در نشریه Nature به چاپ رسیده‌است. |
