اخترع المهندسون أشباه موصلات مصنوعة من مادة هجينة رقيقة ومرنة يمكن استخدامها للعرض على الأجهزة الإلكترونية في المستقبل القريب.
يتطلع المهندسون في الشركات الكبرى إلى تصميم شاشة عرض قابلة للطي ومرنة للأجهزة الإلكترونية الأجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة. الهدف هو شاشة عرض تبدو وكأنها ورقة، أي تكون قابلة للانحناء ولكنها تعمل أيضًا إلكترونيًا. من المرجح أن تقوم شركة سامسونج، إحدى أكبر الشركات المصنعة للهواتف المحمولة في العالم، بإطلاق هاتف محمول مرن قريبًا جدًا. لقد طوروا مرونة عضوي لوحة الصمام الثنائي الباعث للضوء (OLED) ذات سطح غير قابل للكسر. إنها خفيفة الوزن ولكنها قوية وقوية ويمكنها تحمل درجات الحرارة المرتفعة. الميزة الأكثر بروزًا هي أن هذه الشاشة لن تنكسر أو تتضرر في حالة سقوط الجهاز - وهو التحدي الأكبر الذي يواجهه مصممو شاشات عرض الهواتف المحمولة اليوم. تستمر شاشة LCD العادية في العرض حتى عند ثنيها ولكن السائل الموجود بداخلها يصبح غير محاذٍ ومن ثم يتم عرض صورة مشوهة. يمكن ثني شاشة OLED المرنة الجديدة أو منحنية دون تشويه الشاشة، ومع ذلك، فهي لن تكون قابلة للطي بالكامل. ويمكن زيادة المرونة بشكل أكبر باستخدام أسلاك نانوية أكثر مرونة في المستقبل. تعد شاشة الصمام الثنائي الباعث للضوء ذات النقاط الكمومية أكثر مرونة بسبب استخدام البلورات النانوية لإنتاج ضوء حاد عالي الجودة. لا يزال يتعين تغليف شاشات العرض بالزجاج أو أي مادة أخرى للحماية.
مادة جديدة لبناء شاشات مرنة
في دراسة حديثة نشرت في المواد المتقدمة قام مهندسون من الجامعة الوطنية الأسترالية (ANU) لأول مرة بتطوير أشباه الموصلات المصنوعة من عضوي والمواد غير العضوية التي تحول الكهرباء إلى ضوء بكفاءة. إن أشباه الموصلات هذه رفيعة للغاية ومرنة للغاية مما يجعلها فريدة من نوعها. ال عضوي جزء من الجهاز، جزء مهم من أشباه الموصلات يبلغ سمكه ذرة واحدة فقط. والجزء غير العضوي صغير أيضًا، ويبلغ سمكه حوالي ذرتين. وتم تصنيع المادة من خلال عملية تسمى "ترسيب البخار الكيميائي"، وهي تشبه بناء هيكل ثلاثي الأبعاد من وصف ثنائي الأبعاد. ولا يمكن رؤية شبه الموصل بالعين المجردة، فهو يقع بين أقطاب ذهبية على شريحة بحجم 3 سم × 2 سم تحتوي على ترانزستور وظيفي. يمكن لواحدة من هذه الرقائق أن تحتوي على آلاف دوائر الترانزستور. يعمل القطب كنقطة إدخال وإخراج الكهرباء. بمجرد تشييدها، تم تحديد الخواص الضوئية الإلكترونية والكهربائية للمادة. هذا الهيكل الهجين عضوي وتقوم المكونات غير العضوية بتحويل الكهرباء إلى ضوء يتم بعد ذلك عرضه على الهواتف المحمولة وأجهزة التلفزيون والأجهزة الأخرى. ويُنظر إلى انبعاث الضوء على أنه أكثر وضوحًا وأفضل بالنسبة للشاشات ذات الدقة الأعلى.
يمكن استخدام هذه المواد في المستقبل القريب لجعل الأجهزة قابلة للانحناء - مثل الهواتف المحمولة. يعد تلف الشاشة أو الشاشة أمرًا شائعًا جدًا في الهواتف المحمولة ويمكن أن تنقذ هذه المواد. مع تزايد الشعبية والطلب على الهواتف الذكية ذات الشاشات الأكبر حجمًا ، فإن الحاجة للساعة هي أن تتمتع بالمتانة بحيث لا تكون الشاشة عرضة للخدوش أو الكسر أو السقوط وما إلى ذلك. الهيكل الهجين مفيد من حيث الكفاءة على أشباه الموصلات التقليدية. مصنوع بالكامل من السيليكون. يمكن استخدام هذه المواد لإنشاء شاشات للهواتف المحمولة والتلفزيون ووحدات التحكم الرقمية وما إلى ذلك ، وربما بناء أجهزة كمبيوتر ذات يوم أو جعل الهاتف المحمول قويًا مثل الكمبيوتر الفائق. يعمل الباحثون بالفعل على إنتاج هذا النوع من أشباه الموصلات على نطاق واسع حتى يمكن تسويقه.
معالجة المخلفات الإلكترونية
تشير التقديرات إلى أن عام 2018 سينتج ما يقرب من 50 مليون طن من النفايات الإلكترونية (النفايات الإلكترونية) وسيتم إعادة تدوير كمية محدودة للغاية. تمثل النفايات الإلكترونية الأجهزة والمعدات الإلكترونية التي وصلت إلى نهاية عمرها الافتراضي ويجب التخلص منها، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر القديمة والمعدات الإلكترونية المكتبية أو الترفيهية والهواتف المحمولة والتلفزيون وما إلى ذلك. وتشكل الكمية الهائلة من النفايات الإلكترونية تهديدًا كبيرًا للبيئة ومن المحتم أن تتسبب في أضرار لا يمكن إصلاحها لمواردنا الطبيعية والمناطق المحيطة بنا. يعد هذا الاكتشاف نقطة انطلاق لتصميم الأجهزة الإلكترونية ذات الأداء العالي ولكنها مصنوعة من عضوي المواد "الحيوية". إذا كانت الهواتف المحمولة مصنوعة من مادة مرنة فسيكون من الأسهل إعادة تدويرها. سيؤدي هذا إلى تقليل النفايات الإلكترونية المتولدة سنويًا في جميع أنحاء العالم.
سيكون مستقبل الأجهزة الإلكترونية المرنة والقابلة للطي مبهجًا للغاية. يفكر المهندسون بالفعل في شاشات قابلة للدحرجة حيث يمكن لف الأجهزة مثل التمرير. أكثر أنواع شاشات العرض تقدمًا هي التي يمكن أن تطوي أو تنحني أو حتى تسحق مثل الورق ولكن يمكنها الاستمرار في عرض الصور الأنيقة. مجال آخر هو استخدام المواد "auxtetic" التي تصبح أكثر سمكًا عند شدها والتي يمكن أن تمتص تأثيرات الطاقة العالية وإعادة التنظيم الذاتي لتصحيح أي تشوه. ستكون هذه الأجهزة خفيفة الوزن لكنها مرنة.
***
{يمكنك قراءة ورقة البحث الأصلية عن طريق النقر فوق ارتباط DOI الوارد أدناه في قائمة المصدر (المصادر) المذكورة}
المصدر (ق)
شارما إيه وآخرون. 2018. ضخ فعال وطبقة تعتمد على الإكسيتون عبر الهياكل غير العضوية الرقيقة الذرية وغير العضوية من النوع الأول. المواد المتقدمة. 30 (40).
https://doi.org/10.1002/adma.201803986
***
