Bazı organik yarı iletkenler: Esnek cep telefonlarında kullanılması bekleniyor!
Kılavuz
Son zamanlarda, Avustralya Ulusal Üniversitesi'ndeki mühendisler, inorganik ve organik malzemeler içeren bir yarı iletken icat etti. Elektriği çok verimli bir şekilde ışığa dönüştürebilir ve cep telefonları gibi esnek cihazların yapımına yardımcı olmak için yeterli incelik ve esnekliğe sahiptir.
arka fon
Küresel olarak, atık elektronik ürünler büyük miktarda elektronik atık üretecektir. Bu e-atıklar sadece çevreye geri dönüşü olmayan zararlar vermekle kalmayacak, aynı zamanda insan sağlığını tehlikeye atacak ve kanser ve diğer hastalıklara neden olacaktır.
Belki şu soruyu sormaktan kendimizi alamayız: Neden e-atıklar bu kadar büyük zarara neden oluyor? Bunun nedeni, mevcut popüler akıllı telefonların, tablet bilgisayarların, taşınabilir elektronik ürünlerin vb. İşlevlerini uzun süre istikrarlı bir şekilde sürdürebilmeleri için genellikle bozunmaz, çok kararlı ve hatta muhtemelen toksik temel malzemelerden ve elektronik bileşenlerden yapılmış olmasıdır. Pek çok elektronik bileşen, cıva, arsenik, krom, kurşun, krom, bromlu alev geciktiriciler, baryum, berilyum ve fosfitler gibi toksik kimyasallar ve ağır metaller içerir.
(Resim kaynağı: Reuters)
Şu anda, elektronik atıkları işlemeye yönelik geleneksel yöntemler arasında çöp depolama, yakma ve kimyasal işlem yer almaktadır. Ancak bu arıtma yöntemlerinin ortak bir kusuru vardır, yani çevre kirliliğine neden olurlar. Yazar, bu amaçla yenilikçi ve çevre dostu bir yöntem de sunmuştur: dondurma ve ezme yöntemi.
Yukarıda belirtilen yenilikçi yöntemler e-atıkları daha çevresel olarak işleyebilse de, e-atık oluşumunu önlemek için e-atıkların işlenmesine kaynaktan başlanmalıdır. Geleneksel elektronik bileşenler biyolojik olarak parçalanmaz, biyolojik olarak uyumlu değildir ve çevreye ve insan vücuduna zararlı birçok madde içerir. Bu nedenle, elektronik atık oluşumunu kaynaktan ortadan kaldırmak ve azaltmak için, yeni nesil organik, çevre dostu ve biyolojik olarak parçalanabilen elektronik ekipmanın araştırılması gerekmektedir. Yazar daha önce bu tür elektronik cihazların araştırma vakalarını tanıttı, örneğin:
1) Zürih İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nün (ETH) bilimsel araştırma ekibi, sıcaklığı ölçebilen biyolojik olarak parçalanabilen bir mikro biyosensör geliştirdi.Gıda için Nesnelerin İnternetini gelecekte gerçekleştirmesi bekleniyor: "Gıdaların İnterneti".
(Resim kaynağı: ETH Zurich)
2) Stanford Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından geliştirilen esnek, organik ve biyolojik olarak parçalanabilir elektronik ekipman. Yalnızca çevre dostu olmakla kalmaz, aynı zamanda mükemmel biyouyumluluğa sahiptir, bu nedenle giyilebilir elektronik cihazlarda, implante edilebilir cihazlarda ve diğer alanlarda kullanılabilir.
(Resim kaynağı: Stanford Üniversitesi / Bao laboratuvarı)
3) Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Binghamton Üniversitesi, yalnızca biyolojik olarak parçalanabilen değil, aynı zamanda öncekinden daha verimli olan kağıt bazlı bir mikrobiyal yakıt hücresi geliştirdi.
(Resim kaynağı: Binghamton Üniversitesi)
Yenilikçilik
Bugün, bu alanda bir vaka çalışması sunacağım. Son zamanlarda, Avustralya Ulusal Üniversitesi'nden (ANU) mühendisler, inorganik ve organik malzemeler içeren bir yarı iletken icat etti. Elektriği çok verimli bir şekilde ışığa dönüştürebilir ve cep telefonları gibi esnek cihazların yapımına yardımcı olmak için yeterli incelik ve esnekliğe sahiptir.
Larry Lu (solda) ve Ankur Sharma (Resim kaynağı: Jack Fox, ANU)
teknoloji
Organik bileşenin kalınlığı yalnızca bir atomdur ve yalnızca karbon ve hidrojenden oluşur Bu organik bileşen, Avustralya Ulusal Üniversitesi tarafından geliştirilen yarı iletkenin bir parçasıdır. İnorganik bileşenin kalınlığı yaklaşık iki atomdur. Bu hibrit yapı, cep telefonları, TV'ler ve diğer elektronik cihazlardaki ekranlar için elektriği etkili bir şekilde ışığa dönüştürebilir.
Çıplak gözle görülemeyen bu yarı iletken malzeme, çip üzerindeki altın elektrotlar arasında yer alır ve işlevsel bir transistördür. Çip yaklaşık bin transistör devresi tutabilir.
(Resim kaynağı: Jack Fox, ANU)
Ekip, 3D baskıya benzer şekilde organik yarı iletken bileşenleri molekül molekül yetiştiriyor. Bu işleme "kimyasal buhar biriktirme" denir.
değer
Bu buluş aynı zamanda biyolojik olarak parçalanabilen ve kolayca geri dönüştürülebilen organik malzemeler kullanan yeni nesil yüksek performanslı elektronik cihazların üretimi için kapıyı açar ve elektronik atığı önemli ölçüde azaltmaya yardımcı olması beklenmektedir. Avustralya Ulusal Üniversitesi Mühendislik Araştırmaları Okulu'nda doçent olan Larry Lu, bu buluşun bu alanda önemli bir atılım olduğunu söyledi.
Doçent Lu şunları söyledi: "İlk defa, mükemmel yarı iletken özelliklere sahip ultra ince bir elektronik bileşen geliştirdik. Organik-inorganik hibrit bir yapıya sahip ve gelecekteki teknolojilerde kullanılmak üzere yeterince ince ve esnektir, örneğin Kavisli telefon ve ekran. "
Avustralya Ulusal Üniversitesi'nde doktora araştırmacısı olan Ankur Sharma, deneylerin tasarladıkları yarı iletkenlerin performansının silikon gibi inorganik malzemelerden yapılan geleneksel yarı iletkenlerden çok daha verimli olduğunu gösterdiğini söyledi.
Avustralya Ulusal Üniversitesi Mühendislik Araştırma Okulu'ndan Bay Sharma şunları söyledi: "Bu yarı iletken aracılığıyla cep telefonlarını bugün süper bilgisayarlar kadar güçlü hale getirmeyi umuyoruz."
"Tasarladığımız yarı iletken yapının yaydığı ışık çok keskindir ve yüksek çözünürlüklü ekranlar için kullanılabilir ve malzemeler ultra ince olduğu için yakın gelecekte bükülebilir ekranlara ve cep telefonlarına esnek bir şekilde uygulanabilir."
Doçent Lu şunları söyledi: "İcat ettiğimiz cihazın optoelektronik ve elektrik özelliklerini tanımladık, böylece gelecekteki yarı iletken uygulamaları için muazzam potansiyelini doğruladık."
gelecek
Doçent Lu ayrıca şunları söyledi: "Ticarileştirme için gelecekteki endüstriyel ortaklarla işbirliği yapabilmemiz için yarı iletken bileşenleri büyük ölçekte büyütüyoruz."
Anahtar kelime
Organik elektronikler, esnek elektronikler, yarı iletkenler
Referans
[1]
2 Linglong Zhang, Ankur Sharma, Yi Zhu, Yuhan Zhang, Bowen Wang, Miheng Dong, Hieu T.Nuyen, Zhu Wang, Bo Wen, Yujie Cao, Boqing Liu, Xueqian Sun, Jiong Yang, Ziyuan Li, Arara Kar, Yi Shi, Daniel Macdonald, Zongfu Yu, Xinran Wang, Yuerui Lu. Atomik Olarak İnce Organik-İnorganik Tip-I Heteroyapılarda Verimli ve Katmana Bağlı Eksiton Pompalama Gelişmiş Malzemeler, 2018; 30 (40): 1803986 DOI: 10.1002 / adma.201803986
