211service.com
Savarankiškai surinktos organinės grandinės
Tyrėjai rado paprastą būdą, kaip iš organinių puslaidininkių pagaminti didelio našumo elektronines grandines. Avansas, apie kurį pranešta šią savaitę Gamta , priartina mus prie pigios lankstaus plastikinės elektronikos.
Savarankiškai sukurta grandinė: Šioje loginėje grandinėje yra daugiau nei 300 organinių tranzistorių, pagamintų naudojant naują savaiminio surinkimo triuką. Puslaidininkinis sluoksnis kiekviename įrenginyje yra sudarytas iš molekulių, kurios išsidėsto grandinės paviršiuje.
Tyrimų grupė, vadovaujama Liūtas Dago Philips tyrimų laboratorijoje, Eindhovene, Nyderlanduose, buvo sukurtos puslaidininkių molekulės, kurios automatiškai išsidėsto ant paviršiaus vos kelių nanometrų storio sluoksniu. Šios savaime susirenkančios molekulės gali palengvinti organinių tranzistorių, esminių plastikinės elektronikos elementų, gamybą. Eksperimentuose mokslininkai naudojo šią techniką, kad pagamintų šimtus tranzistorių ir sudėliojo juos į sudėtingas grandines.
Anksčiau kiti naudojo panašius savaiminio surinkimo triukus organiniams tranzistorių gamybai, tačiau naujasis metodas yra daug paprastesnis. Be to, mokslininkai iki šiol negalėjo tiksliai ir patikimai atkartoti savarankiškai surinktų prietaisų. Kad grandinė veiktų, kiekvienas tranzistorius turi veikti, sako Jonas Kymissis , Kolumbijos universiteto elektros inžinerijos profesorius. Čia yra šimtai tranzistorių, kurie visi veikia. Išeiga yra labai gera sudėtingoms grandinėms.
Organiniai puslaidininkiai yra pigesni ir lankstesni nei silicis. Šiuolaikiniuose plokščiuose ekranuose pikseliams įjungti ir išjungti naudojami tranzistoriai, pagaminti iš standaus amorfinio silicio. Ir atvirkščiai, iš plastiko pagaminti tranzistoriai gali lemti didelius, pigius, lankstančius ekranus ir daugybę kitų nebrangių įrenginių, tokių kaip RFID žymos. Tačiau organinių elektroninių grandinių gamybos kaina ir praktiškumas yra iššūkis.
Daugelis tyrinėtojų mano, kad savaiminis surinkimas – metodas, pagrįstas molekulėmis, kurios išsidėsto į sudėtingas struktūras – galėtų būti praktiškiausias būdas gaminti pigią plastikinę elektroniką. Šiuo metu organinių grandinių gamyboje naudojami metodai apima litografinį ėsdinimą ir rašalinį spausdinimą. Savaiminis surinkimas pašalina poreikį laipsniškai modeliuoti puslaidininkio sluoksnį ir neeikvojama puslaidininkio jį išgraviruojant.
Galutinis savarankiškai surenkamų grandinių tikslas yra įmesti molekules į stiklinę ir leisti joms susiskirstyti į norimas struktūras, sako Edsgeris Smitsas, Philips Research Laboratories tyrėjas, dalyvavęs darbe. Ištraukti grandines iš stiklinės dar reikia šiek tiek, tačiau dabartinis darbas yra žingsnis šio tikslo link. Tyrėjai nusodino aukso šaltinio ir nutekėjimo elektrodus su silicio dioksido izoliatoriumi, naudodami tradicinę litografiją ir paviršiaus ėsdinimą. Tada jie panardino šią tranzistoriaus grandinę į tirpalą, kuriame yra organinis puslaidininkis.
Puslaidininkių molekulės išsidėstė į tankiai supakuotą vieną maždaug trijų nanometrų storio sluoksnį ant silicio dioksido izoliatoriaus tarp šaltinio ir kanalizacijos. Molekulės prisitvirtina tol, kol yra atvira erdvė, taigi iš tikrųjų yra monomolekulės sluoksnis, sako popieriaus bendraautoris Stephanas Kirchmeyeris, kuris yra viceprezidentas. H.C. Starckas chemijos įmonė, įsikūrusi Leverkuzene (Vokietija), kuri sukūrė ir gamino molekules.
Ankstesniame kitų grupių darbe grandinės pirmiausia buvo panardintos į inkaro cheminę medžiagą, o po to padengtos puslaidininkio tirpalu, todėl puslaidininkis prisitvirtino prie inkaro molekulių. Naujose molekulėse inkaras ir puslaidininkis jau yra sujungti. Tai tampa vieno žingsnio gamybos procesu, sako Norėdami susisiekti su Yang , medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius Kalifornijos universitete, Los Andžele. [Tai] protingas požiūris.
Sukūrus gerai sutvarkytą puslaidininkių sluoksnį, sukuriamas didelio našumo įrenginys. Tai pagerina tranzistoriaus elektronų mobilumą, o tai savo ruožtu lemia, kiek srovės jis gali nešti ir kaip greitai jis gali įsijungti ir išjungti. Smitsas teigia, kad prietaisų veikimas yra panašus į tūrinius tranzistorius, pagamintus iš panašių medžiagų.
Mokslininkai galiausiai sujungė savo tranzistorius į veikiančias grandines. Jų Gamta popieriuje, jie demonstruoja keletą svarbių loginių komponentų, tokių kaip inverteriai ir žiediniai osciliatoriai. Jie taip pat demonstruoja sudėtingą grandinę, vadinamą kodų generatoriumi, naudojant 300 tranzistorių.
Kymissis pripažįsta, kad greitesnės ir geresnės grandinės anksčiau buvo sukurtos naudojant savarankišką surinkimą. Tačiau jis sako, kad vieno žingsnio surinkimo metodo paprastumas ir šių tranzistorių gebėjimas veikti tokiose sudėtingose grandinėse yra siaubinga pažanga.