חוקרים התגברו על מכשול מרכזי ביצור טרנזיסטורים מננו-צינוריות של פחמן. טכנולוגיה זו תוכל לאפשר הדפסת מעגלים על יריעות פלסטיק גמישות, עם שימושים מגוונים – החל במסכים גמישים וכלה ב- 'עור' אלקטרוני שיוכל לכסות מטוס שלם ולנטר אחר סדקים
טכנולוגיית 'רשת-הננו' מבוססת על מעגלים חשמליים המורכבים ממספר רב של ננו-צינוריות מפחמן. הצינוריות מסודרות באקראי אחת על גבי השנייה, ויוצרות מבנה דמוי רשת-דגים. למרות שהמבנה אמור להעביר אלקטרונים בצורה טובה, הטכנולוגיה לא צלחה עד עתה מכיוון שבתוך הערימה קיימות גם ננו-צינוריות מתכתיות שגורמות לקצרים. הפתרון של החוקרים פשוט למראה, אך קשה לביצוע: הם חתכו את הרשת לרצועות דקות, ומנעו את הקצרים בכך שקטעו את הננו-צינוריות המתכתיות.
“זוהי התקדמות בסיסית בדרך ליצור מעגלים מננו-צינוריות,” אמר מוחמד א. אלאם, פרופסור להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת פורדו ואחד מהחברים בקבוצת המחקר המשותפת של אוניברסיטת אילינוי ופורדו. החוקרים באילינוי יצרו את המעגלים, והקבוצה בפורדו פיתחה והשתמשה בסימולציות ומודלים מתמטיים לתכנון המעגלים ולניתוח המידע.
הננו-רשתות מורכבות מגלילים זעירים מוליכים-למחצה, הנקראים ננו-צינוריות חד-שכבתיות מפחמן. ננו-צינוריות מתכתיות נוצרות באופן בלתי-נמנע בתהליך היצור, והן מתחברות ביחד ויוצרות קורים מפותלים הנמתחים לרוחב הטרנסיזטור וגורמים לקצר.
“חוקרים אחרים הציעו לנפות את הננו-צינוריות המתכתיות,” אמר ג'ון א. רוג'רס, פרופסור להנדסת ומדעי החומרים וכימיה באוניברסיטת אילינוי, ואחד מהשותפים למחקר. “במקום זאת, מצאנו דרך נחמדה מאד להעלים את ההשפעה על הננו-צינוריות המתכתיות האלו מבלי שנסלק אותן הלכה למעשה.”
הננו-צינוריות המתכתיות מהוות בערך כשליש מכמות הננו-צינוריות בטרנזיסטור. מכיוון שהננו-צינוריות המוליכות למחצה נמצאות בכמות גדולה פי שתיים, הן מסוגלות ליצור מעגל שלם. אך הננו-צינוריות המתכתיות שבטרנזיסטור יוצרות חוט ארוך ומפותל המקצר את הטרנזיסטור. החוקרים השתמשו במודלים וסימולציות כדי לקבוע את עובי הרצועות שעליהם לחתוך מהרשת, כדי שהחוט יקטע והמעגל לא יקוצר.
“התיאוריה והסימולציות שעשינו בפורדו מראות שתמיד יש דרך לקטוע את המסלול המתכתי ולהשאיר את המסלול המוליך-למחצה שלם,” אמר אלאם.
יתרונה הגדול של טכנולוגיית רשתות-הננו טמון בדרך היצור שלה. יצור של טרנזיסטורים מסיליקון דורש טמפרטורות גבוהות, אך את רשתות הננו ניתן לייצר בטמפרטורות נמוכות יחסית. תכונה זו מאפשרת ליצור אותן ישירות על גבי יריעות פלסטיק גמישות, שהיו ניתכות בטמפרטורות גבוהות יותר. התוצאה תהיה אלקטרוניקה גמישה, עם יישומים בכל תחומי החיים.
הטרנזיסטורים הגמישים יוכלו להשתלב בבגדים הסינתטיים שאנו לובשים, ולהפוך את מותג ה- 'מחשב הלביש' למציאות מילולית. יתכן כי בעתיד כבר לא נאלץ מכשירי אלקטרוניקה מסורבלים – החולצה, המכנסיים ואפילו המשקפיים – כולם יהיו חלק מהמחשב הכולל העוצמתי שנישא על גופנו. העיתון של העתיד יהיה עשוי מדף אחד עליו מודפסים המעגלים, ואותו ניתן יהיה לקפל שוב ושוב עד שיתאים לכיס המכנסיים. לנייר אלקטרוני זה ניתן יהיה להטעין מדי בוקר את החדשות היומיות. על 'עיתון' שכזה ניתן יהיה גם לראות טלוויזיה. ולצורכי אנרגיה? ניתן יהיה להדפיס עליו תאים סולריים גמישים.
יישום אחר שמציעים החוקרים הוא יצירת 'עור אלקטרוני' שיוכל לכסות מטוס שלם ולנטר אחר היווצרות סדקים בדפנות המטוס. במקרה חירום המערכת תוכל להעיר את תשומת לב הטכנאים ולמנוע כשל הרה-אסון בגוף המטוס. אלקטרוניקה מעין זו אינה אפשרית בטכניקות הקיימות כיום, בהן מייצרים מעגלים על משטחים נוקשים או לוחות זכוכית.
אך האם ניתן יהיה לייצר כמות מספקת של טרנזיסטורים במעגלים הגמישים? אלאם אומר כי לא אמורה להיות בעיה מהותית בפיתוח טכנולוגיות רשת-הננו. החוקרים הצליחו ליצור מעגל גמיש המכיל למעלה ממאה טרנזיסטורים. זוהי רשת-הננו הגדולה ביותר שיוצרה אי-פעם, ומהווה את ההדגמה הראשונה למעגל רשת-ננו עובד. “אם אתה יכול ליצור מעגל גמיש ממאה טרנזיסטורים, אתה יכול ליצור מעגלים עם 10,000 טרנזיסטורים ומעלה.”
העתיד מעולם לא נראה גמיש יותר.
5 תגובות
אבי בליזובסקי, למה אתה אגרסיבי ולא נחמד?
שלום נועם. האם הבעיה שלך היא אי ידיעת השפה האנגלית, או הרצון למשוך בכוח תשומת לב?
מה גם שזו לא הפעם הראשונה שאתה שואל את אותה שאלה בדיוק.
לא יודע להיכנס לאתר אולי תחפש את התשובה בשבילי תודה נועם
נועם,
אינני יודע. אני מציע שתחפש באתר נאס"א כדי למצוא את התשובה.
שאלה לרועי כמה אסטרונאטים יש עכשיו בתחנת החלל בתודה נועם