Dünyanın ilk tamamlayıcı elektrokimyasal mantık devresi çıkıyor: suda çalışabilir!
Kılavuz
Son zamanlarda, İsveç'teki Linköping Üniversitesi Organik Elektronik Laboratuvarı'ndan araştırmacılar, suda uzun süre kararlı şekilde çalışabilen dünyanın ilk tamamlayıcı elektrokimyasal mantık devresini geliştirdiler. Biyoelektronik geliştirme alanında bu, dönüm noktası niteliğinde çığır açan bir gelişmedir.
arka fon
Genel olarak, geleneksel anlamda elektronik cihazlar, bakır ve silikon gibi inorganik iletkenlerden ve yarı iletkenlerden yapılır. Bununla birlikte, organik elektronik, gelişmekte olan bir sınır teknolojisi alanına aittir. Geleneksel inorganik elektronik cihazlardan farklı olarak karbon bazlı polimer ve küçük moleküllü malzemelerden yapılmıştır.
Organik elektronik cihazların avantajları şunları içerir: düşük maliyet, hafiflik, yüksek esneklik, güçlü termal kararlılık, kolay üretim vb. Ayrıca organik elektronik cihazların uygulama yelpazesi de oldukça geniş, daha önce tanıtmış olduğum birkaç örneğe göz atalım.
1) Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, esnek ve şeffaf bir organik güneş pili geliştirmek için düşük maliyetli organik malzemeleri (karbon içeren) esnek ve şeffaf grafen elektrotlarla birleştirdi.
(Resim kaynağı: MIT)
2) Kore Bilim ve Teknoloji Akademisi'nin araştırma ekibi, 300m kadar düşük bir yarıçapa kadar bükülebilen süper esnek bir organik flash bellek geliştirdi. Bu tür bir bellek sadece mevcut endüstri standardı ile aynı programlama voltajına sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda nispeten uzun bir veri tutma süresine de sahiptir.
(Resim kaynağı: KAIST)
3) Strasbourg Üniversitesi, Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi (CNRS), Berlin Humboldt Üniversitesi ve Slovenya'daki Nova Gorica Üniversitesi'nden araştırmacılardan oluşan bir araştırma ekibi esnek, uçucu olmayan, organik bir nano geliştirmiştir. Optik depolamalı malzemelerden oluşan ince film transistör cihazları.
(Fotoğraf kredisi: Paolo Samori / CNRS)
4) Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Stanford Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, esnek, organik ve biyolojik olarak parçalanabilir bir elektronik cihazı başarıyla geliştirdiler. Yalnızca çevre dostu olmakla kalmaz, aynı zamanda iyi biyouyumluluğa sahiptir ve giyilebilir cihazlar ve vücuda yerleştirilebilir cihazlar gibi elektronik ürün alanlarında kullanılabilir.
(Resim kaynağı: Stanford Üniversitesi / Bao laboratuvarı)
5) ABD'deki Georgia Institute of Technology'nin Reynolds Laboratuvarı, konjuge polimerler, renkli ve elektroaktif organik moleküllerden oluşan bir elektrokromik film geliştirdi.
(Resim kaynağı: Georgia Institute of Technology)
Yenilikçilik
Son zamanlarda, İsveç'teki Linköping Üniversitesi Organik Elektronik Laboratuvarı'ndan araştırmacılar, suda uzun süre kararlı şekilde çalışabilen dünyanın ilk tamamlayıcı elektrokimyasal mantık devresini geliştirdiler. Bu, biyoelektroniğin geliştirilmesinde önemli bir atılım olacaktır.
(Resim kaynağı: Thor Balkhed)
Linkoping Üniversitesi Organik Elektronik Laboratuvarı Organik Nanoelektronik Grubu başkanı Simone Fabiano ve meslektaşları, makaleyi Advanced Materials dergisinde yayınladı.
teknoloji
2002'nin başlarında, Linköping Üniversitesi'ndeki araştırmacılar ilk yazdırılabilir organik elektrokimyasal transistörü gösterdiler. O zamandan beri, bu alandaki araştırmalar büyük bir hızla ilerledi. Işık yayan diyotlar ve elektrokromik ekranlar gibi bazı organik elektronik bileşenler halihazırda ticari olarak mevcuttur.
Şimdiye kadar baskın malzeme: PEDOT: P-tipi yarı iletken bir malzeme olan PSS'dir. Bu malzemede taşıyıcılar esas olarak deliklerdir. Etkili elektronik bileşenler oluşturmak için tamamlayıcı bir malzemeye de ihtiyaç vardır: N tipi yarı iletken malzeme. N-tipi yarı iletken malzemelerde, taşıyıcılar çoğunlukla serbest elektronlardır.
Bununla birlikte, sulu bir ortamda çalışacak kadar kararlı bir malzeme bulmak her zaman bir problem olmuştur ve malzeme katkılı olduğunda uzun zincirli polimer yüksek akımlara dayanabilir.
Bununla birlikte, araştırma makalelerine göre, N-tipi iletken bir malzemedeki merdiven benzeri bir polimer iskelet yapısı, doping sırasında stabilite ve yüksek akım için elverişlidir. Bir örnek, güneş pili araştırmalarında yaygın olarak kullanılan bir malzeme olan polimer (benzimidazobenzophenanthroline) BBL'dir.
Doktora sonrası araştırmacı olan Hengda Sun, daha kalın bir membran malzemesi oluşturmak için bir çözüm geliştirdi. Bununla birlikte, film ne kadar kalınsa iletkenlik o kadar iyidir. Simone Fabiano, "200 nanometre kalınlığında bir film oluşturmak için bir püskürtme işlemi kullanıyoruz. Son derece yüksek iletkenlik sağlayabilir."
Bu yöntem aynı zamanda geniş yüzeyli baskılı elektroniklere de başarıyla uygulanabilir. Hengda Sun ayrıca bu devrenin hem oksijen hem de suda etkili ve kalıcı şekilde çalışabileceğini söyledi.
değer
Simone Fabiano şunları söyledi: "İlk bakışta, bu özel bir alanda küçük bir ilerlemeye benziyor, ancak büyüklüğü gelecekte birçok uygulamaya ilham vermesidir. Şimdi, tamamlayıcı mantık devreleri (invertörler, sensörler) oluşturabiliriz. Ve diğer bileşenler), hepsi nemli bir ortamda çalışabilir. "
Organik Elektronik Bölümü profesörü ve Organik Elektronik Laboratuvarı başkanı Magnus Berggren şunları söyledi: "Direnç, tamamen P-tipi elektrokimyasal transistörlere dayanan mantık devrelerinde gereklidir. Dolayısıyla bu devreler hantaldır ve bu da uygulama kapsamlarını sınırlar. Araç kiti aracılığıyla Ortadaki N-tipi malzemelerle, mantık devrelerinde artık dirençlere ihtiyaç duyulmadığından, alanı daha verimli kullanan tamamlayıcı devreler yapabiliriz. "
Gelecekte, organik bileşenlerin uygulamaları şunları içerir: kumaş veya kağıt üzerine basılabilen mantık devreleri, çeşitli ucuz sensörler, özellikle geniş bir biyoelektronik yelpazesinde sert olmayan ve esnek ekranlar. İyon ve elektron iletebilen polimer, insan vücudundaki iyon iletim sistemi ile sensörler gibi elektronik bileşenler arasında bir köprü haline gelecektir.
Anahtar kelime
Organik elektronikler, yarı iletkenler, devreler
Referans
[1] https://liu.se/en/news-item/jattekliv-inom-den-organiska-elektroniken
2 Hengda Sun, Mikhail Vagin, Suhao Wang, Xavier Crispin, Robert Forchheimer, Magnus Berggren, Simone Fabiano ,. Yüksek performanslı n-tipi organik elektrokimyasal transistöre dayalı tamamlayıcı mantık devreleri Gelişmiş Malzemeler, 2017 DOI: 10.1002 / adma.201704916R2
Daha ileri yenilikçi teknolojiler için lütfen WeChat genel hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
