مدارهای پلاستیکی

0
3134

مدارهای پلاستیکی رنگ واقعیت به رویا می‌زند


امروزه امکان ساخت نمایشگرهای الکترونیکی روی مواد انعطاف‌پذیر فراهم شده و حتی در کاربردهای محدودی، این فناوری جدید مورد استفاده قرار گرفته است؛ اما نیاز به توان پردازشی پرسرعت برای پیاده‌سازی این نمایشگرها باعث شده تــــــا هنوز هم ویفرهای سیلیکونی گران و البته سخت در آنها مورد استفاده قرار گیــــرد. در واقع اگر امکان داشت تمــــــام اجزای الکترونیکی را از مواد انعطاف‌پذیر ساخت، این کار هم از نظر اقتصادی به صرفه بود و هم قابل اطمینان‌تر، ضمن آنکه زمینه طراحی‌های جدیدی نیز فراهم می‌آمد.
به منظور تحقق چنین امکانی، اخیرا محققان موفق شدند مدارهایی روی پلاستیک بسازند که دارای سرعت لازم است. پژوهشگران دانشگاه کلمبیا (Columbia University) و شرکت Sarnoff مداری طراحی کرده‌اند که می‌تواند با سرعت ۱۰۰ مگاهرتز، یعنی ۱۰۰ برابر بیشتر از مدار قبلی که روی پلاستیک ساخته شده بود، کار کند.
مایکل کین (Michael Kane)، محقق اجسام جامد در شرکت Sarnoff که چندی پیش طی نشستی در واشنگتن نتایج این تحقیقات را به موسسه IEEE گزارش داد، چنین می‌گوید: «به عقیده من، ۱۰۰ مگاهرتز بالاترین سرعتی است که می‌توان برای مدارهایی که مستقیما توسط ترانزیستورها روی پلاستیک ساخته می‌شود، تصور کرد.»

زیگورد واگنر (Sigurd Wagner) که استاد مهندسی برق در دانشگاه پرینستون (Princeton) است و تا به حال تحقیقات گسترده‌ای در زمینه قطعات الکترونیکی انعطاف‌پذیر (به عنوان شاخه‌ای که به ساخت و معــــــرفی روش‌های ارزان جهت ساخت دستگاه‌های الکترونیکی بزرگ می پردازد)، انجام داده است، ساخت چنین مداری را کاری ارزشمند می‌داند و می‌گوید: «دستگاه‌های الکترونیکی بسیار بزرگ‌تر از آن هستند که بتوان آنها را با استفاده از ویفرهای سیلیکونی ایجاد کرد.»
نتایج پیشرفت‌های مشترک Sarnoff و دانشگاه کلمبیا می‌تواند منجر به عرضه نمایشگرهایی به قطر ۳ متر یــــا بیشتر شود که به راحتی قابلیت جمع شدن و جا به جایی را دارنــــــد. وزارت دفاع امریکا (پنتاگون) به دلایل نظامی، یکی از مشتریان جدی چنین محصولاتی است. همچنین نصب ترانزیستورهای سریع روی پلاستیک می‌تواند منجـر به ایجاد آنتن‌های نظامی قابل حمل شود؛ چنین آنتن‌هایی تبادل اطلاعات با یک هدف مشخص را هدایت کرده و بدین ترتیب ضمن صرفه‌جویی در مصرف انــــــرژی، امکان آشکار شدن محتوای ارتباطات را نیز دشوارتر می‌کند. امروزه ایــــن آنتن‌های نظامی حدود ۱۰۰ هزار دلار قیمت دارند و حداقل ۱ متر مربع فضا اشغال می‌کنند. این بدان معناست که باید با وسیله نقلیه آنها را جابه‌جا کرد. اما آنتنی که با فناوری جدید Sarnoff ساخته شده باشد، فقط چند هزار دلار قیمت دارد و می‌توان آن را در یک بسته کوچک جمع کرد و در مواقع لزوم، به راحتی قابل گسترش و جابه‌جایی است.
در حال حاضــــر ساخت نمایشگرهای بزرگ و برخی نمایشگرهای انعطاف‌پذیر وابسته بــــه یک نوع نامنظم سیلیکون‌هــــــا موسوم به سیلیکون‌هــــــای «غیر متبلور» است کــــــه می‌توانند در دمای پایین ساخته شونــــــد؛ این دما به اندازه‌ای است که می‌توان با پلاستیک نیز کار کرد. محققان Sarnoff و کلمبیا توانسته‌اند بـا متبلور کردن سیلیکون‌های غیرمتبلوری کــــــه روی پلاستیک رســوب کرده‌اند، نخستین نمونه این فناوری را بسازند.
هسته اصلی ایــــــن فناوری بر پایه یک فرآیند جدید لیزری استوار است که توسط جیمز ایم (James Im)، استاد علم مواد در دانشگاه کلمبیا توسعه یافته است؛ در این فرآیند یک باند باریک از سیلیکون غیرمتبلــــــور را در یک زمان گرم می‌کنند که موجب هم تراز شدن کریستال‌ها شده و در نتیجه الکترون‌ها می‌توانند سریع‌تر حرکت کنند; بدین ترتیب سرعت بالای پردازش ممکن می‌شود. از سوی دیگر محققان Sarnoff تلاش بسیاری کردند تا این فرآیند را برای استفاده در یک ماده پلاستیکی بــــــه نحوه مناسبی تغییر و تطبیق دهنــــــد. به عنوان مثال، آنها با قرار دادن موانع خاصی که گرمای تابیده شده از لیزر را به خارج پخش می‌کند، از تغییر شکل پلاستیک جلوگیری کردند.
این گروه نشان داده‌اند کــــــه توانایی ایجاد مدارهای کاربــــــردی را دارند; در حالی کــــــه در تلاش‌های مشابه پیشین به علت ضعف در روش‌ها، امکان قرار دادن ترانزیستورهای پر سرعت روی پلاستیک وجــــــود نداشت. به گفته کین، چالش بعــــــدی نحوه ایجاد مدارهای بزرگ‌تر است که آن نیز عملی خواهد شد. اکنون شرکت Sarnoff به دنبال بــــــازاریابی برای این فناوری است. ظاهرا یک شرکت در به کارگیری این مدارهـــا در صفحات دتکتورهای (آشکارسازهای) اولنزاسونیک (فراصوت) نازک کــــــه وظیفه بــــــررسی یکنواختی ساختار درام‌های ذخیره‌سازی و سایر اشیاء را دارند، ابزار علاقه کرده است.
تایو اکینوانــــــد (Tayo Akinwande) استــــــاد مهندسی برق در دانشگاه MIT و از اعضای جلسه‌ای که دستور کار آن معرفی این فناوری بود، گفت: «احتمالا وسایل عرضه شده از طریق این فناوری، در آینــــــده بسیار قدرتمندتر خواهند شد. مدارهای انعطاف‌پذیر از همان فناوری CMOS موجــــــود در کامپیوترهای امروزی پیروی می‌کننــــــد; با این تفــــــاوت کــــــه اندازه ترانزیستورهای آن همانند ترانزیستورهــــــای ابتدایی سال‌هــــــای ۱۹۷۰، بسیار بزرگ است.» اکینواند ادامه می‌دهد: «همان طور که سرعت کامپیوترها همگام با کوچک شدن اندازه ترانزیستورها افزایش یافت، پس پردازنده‌های روی پلاستیک هم می‌توانند به همین شکل سریع‌تر شوند.» اکینواند اعتقاد دارد پس از نمایشگرهــــــا و آنتن‌ها، شاهد آمیخته شدن این فناوری بــــــا صنایعی همچون پوشاک خواهیــــــم بود; بــــــه علاوه بلندگوها و دستگاه‌های کوچک پخش صوت نیز می‌توانند از این فناوری بهره گیرند. توسط این فناوری وسایل جالبی پدید می‌آیند که به کلی با تمام چیزهایی که تاکنون دیده‌ایم، متفاوت خواهد بود. اکینواند می‌گوید: «به جای تلاش برای ساخت ریزپردازنده‌ها، بهتر است از این فناوری برای ایجاد اشیایی استفاده شود که امکان ساخت آنها با سیلیکون ممکن نیست و حتی فوق تصور بشری به نظر می‌آینــــــد.» به هر حال برخلاف نظر آکینواند، ایــــــن طور که به نظر می‌رسد تمام تحقیقات کوتاه مــــــدت آتی پیرامــــــون این فناوری، به موضوع ساخت صفحات نمایش اختصـــاص خواهد داشت و برای مشاهده کاربردهای دیگر باید به انتظار آینده بنشینیم.

geesu.blogfa.com

دیدگاه خود را بیان کنید

لطفا پیام خود را وارد نمایید
لطفا نام خود را در این قسمت وارد نمایید