معرفی ترانزيستورهاي Northwestern بر روي ايستگاه فضايي

[moein_13 528]

اين قبيل ترانزيستورها مي توانند در ماموريتهاي طولاني فضايي نظير ماموريت اخير فونيكس مريخ ناسا كمك كننده باشند، در حاليكه آزمايشات قديمي روي زمين نشان داده بودند كه اين ترانزيستورها زماني كه در معرض تابش قرار ميگيرند، ميتوانند تابش را تحمل كنند.

ترانزيستورها نوع جديدي ماده ي ورودي دي الكتريك به كار برده اند كه نانو دي الكتريك خود گردآمده (self-assembled nanodielectric )(SAND) ناميده مي شود كه در طول يك راهپيماي فضايي در 22 مارس بر روي ايستگاه فضايي قرار داده شد. ترانزيستورها آنجا براي يك سال بعنوان قسمتي از يك آزمايش مواد ناسا باقي خواهند ماند چرا كه قصد آنها پاسخ به اين پرسش است اينكه چگونه آنها و مواد ديگر محيط سخت فضا را تحمل مي كنند؟!

سند (SAND) توسط گروه تحقيق توبين ماركس (Tobin Marks ) در نورث وسترن و ولاديمير ايپاتف ( Vladdimir N. Ipatieff ) پروفسور تحقيقي شيمي در دانشكده ي هنر و علوم وينبرگ (Weinberg) و پروفسور علوم مواد و مهندسي در مدرسه ي مهندسي و علوم كاربردي ام سي كورميك (McCormick ) توسعه يافت.

ماركس مي گويد كه علاوه بر امكان اثبات قابل استفاده بودن در فضا، سند مي تواند به باز كردن راه براي نوعي از تكنولوژيهاي جديد، شامل اجزاي الكترونيكي شفاف و قابل چاپ كمك كند.

ترانزيستورها، ابزاري كه براي تقويت يا تبديل سيگنالها استفاده مي شوند قطعاتي ساختماني در همه ي ابزارهاي الكترونيكي هستند و به طور كلي از يك زير لايه، درگاه و نيمه رسانا تشكيل شده اند. در ميان درگاه و نيمه رسانا، عايق (دي الكتريك) قرار گرفته است، كه به عنوان جداكننده اي عمل مي كند كه هنگام پايدارسازي شدت جريان حاملان باردار در نزديك نيمه هادي مانع اتصال كوتاه شود.

در حالي كه سيليسيوم دي اكسيد با سابقه اي تاريخي ماده ي برجسته ي دي الكتريك براي اجزاي الكترونيكي مبني بر سيليسيوم شده است، ماركس و تيم تحقيقاتي او در حال تلاش براي ايجاد مواد نيمه هادي و دي الكتريك در توليد بعدي به همراه خصوصياتي هستند كه سيليسيوم و سيليسيوم دي اكسيد نمي توانند تامين كنند. بعنوان مثال شفافيت،قابليت چاپ و انعطاف پذيري فيزيكي.

ماده ي دي الكتريك بايد داراي شرايطي چون شرايط ذيل باشد:

نازك باشد، عايق خوبي باشد و قادر به تثبيت بارهاي موثر در ميان نيمه هادي بوسيله ي داشتن چيزي كه ثابت دي الكتريك بالا ناميده مي شود، باشد.

اين ثابت دي الكتريك بالا با توانايي ماده براي ذخيره ي بار الكتريكي براي يك شدت ميدان كاربردي معين متناسب ميباشد.

نتيجه سندهايي بود كه ماركس و تيمش بوسيله ي يك فرايند غوطه وري كه غشا هاي نازك خود گردامده ي مولكولي را بوجود مي آورد، بوجود آوردند. نه تنها سند مقتضي همه ي نيازها براي توليد دي الكتريك هاي اينده است، بلكه آنها مقاوم در برابر تشعشع نيز بنياد نهاده شده اند.

علاقه ي ناسا به توليد سند به اين دليل است كه تشعشع در فضا به طور شديدي به اجزاي الكترونيكي به خصوص دي الكتريكها آسيب مي زند؛ زيرا سيليسيوم دي اكسيد تشعشع را گير انداخته و بنابراين باعث به وجود امدن حفره ها و الكترونها و باري مخرب در ترانزيستورها به طور تغيير ناپذيري ميشود.

براي سفرهاي فضايي طولاني مانند ماموريت در حال اجراي كنوني به مريخ، اينگونه اجزاي الكترونيكي در معرض سالها تابش قرار مي گيرند . آزمايشات قبلي با راكتورهاي هسته اي نشان داده است كه سند در برابر چنين آسيبهاي تابشي بيشتر مقاوم است.

ماركس مي گويد: "همه متحير شده بودند. اين آزمايشات نشان دهنده ي آن هستند كه سند قدرت متحول كردن همه ي رشته ها را دارد."

ماركس و تيم او ايده ي بهتري خواهند داشت و آن اينكه چطور ترانزيستورهاي سند بعد از ماندن آنها روي ايستگاه فضايي در طول يك سال، سر خواهند كرد!

با اين حال، آنها بر اين اميدند كه به بهبود ترانزيستورها، ساختن نيمه هادي هاي بهتر همراه دي الكتريكهاي نازكتر و حتي ثابت دي الكتريكي بالاتر ادامه بدهند.

در مقاله اي كه به صورت ONLINE در 3 مي در روزنامه ي جامعه ي شيمي آمريكا با همكاري مارك رتنر، اتونيو فاچتي، سارا ديبندتو و ديويد فراتارلي چاپ شد، اين تيم نشان داده كه مواد منسوب به سند مي توانند در ميان رسوب سازي با بخار، يك فرآيند معمولي استفاده شده درصنعت نيمه هادي براي توليد غشاهاي نازك، ساخته شوند .

تا زماني كه سند ميتواند به محققان كمك كند تا مرز پاياني را بيابند، ماركس و تيم اش به كار كردن روي تكنولوژيهاي آينده كه براي هركسي روي زمين مفيد باشند ادامه خواهند داد، به عنوان مثال: توانايي چاپ ترانزيستورها مثل روزنامه ها، ايجاد راههايي براي اجزاي الكترونيكي بادوامتر و ارزانتر.

ماركس مي گويد : "اين درست نيست كه اين ترانزيستورها تنها براي فضاي بيروني خوب باشند – اين فقط يك مثال از كيفيت بادوامي آنها بود- اينجا يك تكنولوژي در زمين است و فقط يكي، كه خيلي تركيبات در واحد زمان همچون يك كارخانه تراشه و يك دستگاه مدرن چاپ روزنامه ايجاد خواهد شد به مانند زمانيكه كاغذ صدها پا در هر ثانيه حركت مي كند."

هربار اينتل مي خواهد كه يك تراشه ي جديد توليد كند ، بيليونها دلارهزينه مي كند و سالها زمان مي گيرد تا انجام شود. و با اين وجود هر روز آنها يك نيويورك تايمز جديد چاپ مي كنند. بنابراين ما فكر كرديم آيا مي توان از چاپ براي ايجاد مدارات الكترونيكي استفاده كرد؟ "

اين قبيل تكنولوژي مي تواند نمونه هاي بزرگ شبيه باطريهاي خورشيدي و تابلوهاي نمايش مسطح را چاپ كند كه به خوبي نمونه هاي كوچك شبيه مدارات براي باطري هاي تلفن و تجهيزات پزشكي هستند. يكي از اهداف دور، چاپ برچسب شناسايي فركانس راديويي براي اقلام براي فروش در يك فروشگاه هست كه مي تواند اطلاعات ارزش اقلام، محل ساخت آنها، چگونگي ساخت آن و چگونگي ذخيره ي آن راتامين كند. و هم چنين باعث ميشود تا يك صندوقدار كه تمام سبد يك خريدار را به جاي چك كردن يك به يك بار كدها يكباره كنترل كند.

ماركس مي گويد :" آن شبيه گذرگاه جاده ي داراي عوارض براي بسته ها است. يك زنگ مي تواند به صدا درآمده و اعلام كند: "نه، اين انقضا پيدا كرده است!" يا مي تواند به كامپيوتري مركزي بگويد: كه "فروشگاه تقريبا يك جنس را تمام كرده است ."

پيشرفتي ديگر از چنين تكنولوژي مي تواند اجزاي الكترونيكي شفافي باشند كه مي توانند نمونه هاي جديد شبيه انتقالات را تامين كنند كه در شيشه ي جلوي اتومبيل كه به طور آني سرعت اتومبيل ، سطح سوخت و ساير اطلاعات داشبورد را نشان خواهد داد، مي تواند به كار رود.

بعضي از باطريهاي تلفن موجود در بازار قبلا درون اجزاي الكترونيكي چاپ مي شدند و ماركس و گروهش قبلا چاپ مدارات را بوسيله ي مواد تيم ايجاد كرده بودند.

گروه در حال تلاش است تا مواد مورد نياز اين ترانزيستور را در ميان مركب ايجاد كند به دليل اينكه اجزاي الكترونيكي چاپي را به يك واقعيت معمولي مبدل نمايد.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام