اخترع المهندسون أشباه موصلات مصنوعة من مادة هجينة رقيقة ومرنة يمكن استخدامها للعرض على الأجهزة الإلكترونية في المستقبل القريب.
يسعى المهندسون في الشركات الكبرى إلى تصميم شاشة عرض قابلة للطي ومرنة للأجهزة الإلكترونية كالحواسيب والهواتف المحمولة. والهدف هو شاشة عرض تُشبه في ملمسها الورق، أي قابلة للثني، مع الحفاظ على وظائفها الإلكترونية. ومن المرجح أن تُطلق سامسونج، إحدى أكبر شركات تصنيع الهواتف المحمولة في العالم، هاتفًا محمولًا مرنًا قريبًا. فقد طورت الشركة لوحة OLED مرنة ذات سطح غير قابل للكسر. تتميز هذه اللوحة بخفة وزنها ومتانتها وقدرتها على تحمل درجات الحرارة العالية. ولعل أبرز ميزاتها أنها لا تنكسر أو تتلف في حال سقوط الجهاز، وهو التحدي الأكبر الذي يواجه مصممي شاشات الهواتف المحمولة اليوم. فشاشة LCD العادية تستمر في العرض حتى عند ثنيها، لكن السائل الموجود بداخلها يختل تناسقه، ما يؤدي إلى تشوه الصورة. أما شاشة OLED المرنة الجديدة، فيمكن ثنيها أو تقويسها دون تشويه الصورة، إلا أنها لن تكون قابلة للطي بشكل كامل. ويمكن زيادة مرونتها مستقبلًا باستخدام أسلاك نانوية أكثر مرونة. تتميز شاشات الصمام الثنائي الباعث للضوء بتقنية النقاط الكمومية بمرونة أكبر بفضل استخدام البلورات النانوية لإنتاج ضوء حاد عالي الجودة. ومع ذلك، لا تزال هذه الشاشات بحاجة إلى تغليفها بالزجاج أو مادة أخرى لحمايتها.
مادة جديدة لبناء شاشات مرنة
في دراسة حديثة نُشرت في مجلة "المواد المتقدمة" ، طوّر مهندسون من الجامعة الوطنية الأسترالية (ANU) لأول مرة شبه موصل مصنوع من مواد عضوية وغير عضوية، يحوّل الكهرباء بكفاءة إلى ضوء. يتميز هذا شبه الموصل برقته الفائقة ومرونته العالية، مما يجعله فريدًا من نوعه. يبلغ سمك الجزء العضوي من الجهاز، وهو جزء أساسي من شبه الموصل، ذرة واحدة فقط. أما الجزء غير العضوي فهو صغير أيضًا، بسمك ذرتين تقريبًا. تم تصنيع المادة باستخدام عملية تُسمى "الترسيب الكيميائي للبخار"، وهي عملية مشابهة لبناء هيكل ثلاثي الأبعاد انطلاقًا من وصف ثنائي الأبعاد. لا يمكن رؤية شبه الموصل بالعين المجردة، فهو موجود بين قطبين كهربائيين ذهبيين على شريحة بحجم 1 سم × 1 سم تحتوي على ترانزستور وظيفي. يمكن لشريحة واحدة من هذا النوع أن تحتوي على آلاف دوائر الترانزستور. يعمل القطب الكهربائي كنقطة إدخال وإخراج للكهرباء. بعد تصنيعه، تم تحديد الخصائص الكهروضوئية والكهربائية للمادة. يحوّل هذا الهيكل الهجين من المكونات العضوية وغير العضوية الكهرباء إلى ضوء، والذي يُستخدم بدوره في شاشات الهواتف المحمولة وأجهزة التلفزيون وغيرها من الأجهزة. يُلاحظ أن انبعاث الضوء يكون أكثر وضوحًا وأفضل بالنسبة لشاشات العرض ذات الدقة العالية.
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 سيشهد إنتاج ما يقارب 50 مليون طن من النفايات الإلكترونية، ولن يُعاد تدوير سوى كمية ضئيلة منها. تشمل النفايات الإلكترونية الأجهزة والمعدات الإلكترونية التي انتهى عمرها الافتراضي، والتي يجب التخلص منها، مثل أجهزة الكمبيوتر القديمة، ومعدات المكاتب أو الترفيه الإلكترونية، والهواتف المحمولة، وأجهزة التلفزيون، وغيرها. تُشكل هذه الكميات الهائلة من النفايات الإلكترونية تهديدًا كبيرًا للبيئة، ومن المؤكد أنها ستُلحق ضررًا لا يُمكن إصلاحه بمواردنا الطبيعية وبيئتنا. يُعد هذا الاكتشاف نقطة انطلاق لتصميم أجهزة إلكترونية عالية الأداء مصنوعة من مواد عضوية حيوية . فلو صُنعت الهواتف المحمولة من مادة مرنة، لأصبح من الأسهل إعادة تدويرها، مما سيُقلل من كمية النفايات الإلكترونية المُنتجة 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.
***
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
***
