الجمع بين الرقمية والتناظرية
يقترح باحثون من مدرسة البوليتكنيك الفيدرالية في لوزان (EPFL) دمج أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد مع المواد الكهروضوئية من أجل الرقمية والتناظرية المشتركة معالجة المعلومات، والتي يمكن أن تحسن كفاءة الطاقة ودعم وظائف جديدة.
يستخدم الجهاز نفق ثنائي سيلينيد التنغستن/ديسلينيد القصدير ثنائي الأبعاد FET (TFET)، الذي يستهلك طاقة أقل عند التبديل، إلى جانب أكسيد الهافنيوم المغطى بالسيليكون الكهروضوئي الذي يوفر إمكانية معالجة وتخزين الذاكرة بشكل مستمر في نفس الوقت.
واستكشف الباحثون أيضًا إنشاء مفاتيح مشابهة للمشابك البيولوجية للحوسبة العصبية. "يمثل البحث أول تكامل مشترك على الإطلاق بين دوائر فون نيومان المنطقية والوظائف العصبية، مما يرسم مسارًا مثيرًا نحو إنشاء بنيات حوسبة مبتكرة تتميز باستهلاك منخفض للغاية للطاقة وقدرات غير مستكشفة حتى الآن لبناء وظائف عصبية جنبًا إلى جنب مع معالجة المعلومات الرقمية. قال أدريان إيونيسكو، الأستاذ في EPFL ورئيس Nanolab.
"تمثل مساعينا قفزة كبيرة إلى الأمام في مجال الإلكترونيات، بعد أن حطمت معايير الأداء السابقة، وتتجسد في القدرات المتميزة لثنائي سيلينيد التنغستن / ثنائي سيلينيد القصدير TFET ذي السعة السلبية وإمكانية إنشاء وظيفة عصبية متشابكة ضمن نفس التقنية. قال أدريان إيونيسكو، الأستاذ في EPFL ورئيس Nanolab.
كاماي، إس، ليو، إكس، سعيدي، أ. وآخرون. البوابات الكهروضوئية لأشباه الموصلات ثنائية الأبعاد لتكامل الأجهزة المنطقية شديدة الانحدار والأجهزة العصبية. نات إلكترون (2023). https://doi.org/10.1038/s41928-023-01018-7
قلم حبر جاف لمصابيح LED
وطوره باحثون من جامعة واشنطن في سانت لويس أقلام الحبر التي تسمح للأفراد بالكتابة اليدوية على الأجهزة الإلكترونية الضوئية المرنة والقابلة للتمدد مثل مصابيح LED وأجهزة الكشف الضوئي على المواد اليومية بما في ذلك الورق والمنسوجات والمطاط والبلاستيك والأشياء ثلاثية الأبعاد.
قال تشوان وانغ، الأستاذ المشارك في الهندسة الكهربائية وهندسة الأنظمة في WUSL: "كانت الأجهزة المخصصة للكتابة اليدوية خطوة تالية واضحة بعد الطابعة". "لقد كانت لدينا الأحبار بالفعل، لذلك كان التحول طبيعيًا لأخذ التكنولوجيا التي قمنا بتطويرها بالفعل وتعديلها لتعمل في أقلام الحبر العادية حيث يمكن أن تكون رخيصة الثمن وفي متناول الجميع."
وقال الفريق إن قلم حبر جاف مملوء بأحبار مصممة خصيصًا مصنوعة من بوليمرات موصلة وأسلاك معدنية نانوية ومواد بيروفسكايت يتيح نطاقًا واسعًا من الألوان المنبعثة. من خلال الكتابة طبقة فوق طبقة باستخدام هذه الأحبار الوظيفية، تمامًا مثل استخدام الأقلام متعددة الألوان، يمكن إنشاء مجموعة متنوعة من الأجهزة الوظيفية بما في ذلك الأجهزة الإلكترونية التي تستخدم لمرة واحدة، مثل التغليف الذكي، والأجهزة الشخصية القابلة للارتداء، مثل أجهزة الاستشعار الطبية الحيوية.
يوضح Junyi Zhao كيفية استخدام قلم حبر جاف بسيط لكتابة مصابيح LED مخصصة على الورق (يسار). يمكن استخدام نفس الأقلام لرسم تصميمات متعددة الألوان على رقائق الألومنيوم (أعلى اليمين) ولإنشاء رسومات تخطيطية مضيئة (أسفل اليمين). (الائتمان: مختبر وانغ / جامعة واشنطن في سانت لويس)
يتطلب تكييف الحبر القابل للطباعة مع قلم حبر جاف قياسي والذي كان ممكنًا للكتابة اليدوية على المواد اليومية بعض التعديلات للتحكم في قابلية البلل وتحسين إمكانية الكتابة. والأهم من ذلك، كان عليهم التأكد من إمكانية تطبيق الحبر على الركائز المسامية والليفية، بما في ذلك الورق والمنسوجات، دون تشغيل أو خلط.
قال جونيي تشاو، طالب الدكتوراه في WUSL: "قد تبدو الترجمة من الطابعة إلى قلم الحبر بسيطة، ولكنها في الواقع أصعب قليلاً من مجرد تحميل الحبر". "تم تصميم الحبر الخاص بنا خصيصًا، وبالتالي فإن الأقلام عالمية، مما يعني أنها ستعمل على جميع الركائز تقريبًا. تم تصميم كل طبقة من طبقات الجهاز لتكون مرنة بشكل جوهري بحيث تنجو من التشوه ويمكن ثنيها وتمديدها ولفها دون التأثير على أداء الجهاز. على سبيل المثال، يمكن لمصابيح LED المرسومة على القفازات أن تتحمل التشوهات الناتجة عن الإمساك بقبضة اليد وإطلاقها بشكل متكرر، ويمكن لمصابيح LED المرسومة على بالون مطاطي أن تنجو من دورات التضخم والانكماش مرارًا وتكرارًا.
وأضاف وانغ: "أحد المجالات التي نحن متحمسون لها حقًا هو التطبيقات الطبية. تسمح بواعث الضوء والكاشفات المكتوبة بخط اليد بمرونة أكبر خاصة بالمريض في إنشاء أجهزة استشعار وضمادات طبية حيوية يمكن ارتداؤها والتي يمكن أن تحتوي على كاشفات ضوئية ومصابيح LED تعمل بالأشعة تحت الحمراء مرسومة عليها لقياس قياس التأكسج النبضي أو لتسريع شفاء الجروح.
تشاو، J.، لو، LW.، يو، Z. وآخرون. الكتابة اليدوية للأجهزة الإلكترونية الضوئية البيروفسكايت على ركائز متنوعة. نات. الفوتون. (2023). https://doi.org/10.1038/s41566-023-01266-1
بطارية للعدسات اللاصقة الذكية
قام باحثون من جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة بتطوير بطارية مرنة رقيقة مثل القرنية البشرية، والتي تخزن الكهرباء عندما يتم غمرها في محلول ملحي، ويمكن استخدامها لتشغيل العدسات اللاصقة الذكية.
البطارية مصنوعة من مواد متوافقة حيويا ولا تحتوي على أسلاك أو معادن ثقيلة سامة. تحتوي البطارية على طلاء قائم على الجلوكوز يتفاعل مع أيونات الصوديوم والكلوريد الموجودة في المحلول الملحي المحيط بها، في حين أن الماء الذي تحتويه البطارية يعمل كسلك أو دائرة لتوليد الكهرباء.
وفي الاختبارات، أثبت الفريق أن البطارية يمكن أن تنتج تيارًا يبلغ 45 ميكروأمبير وقوة قصوى تبلغ 201 ميكروواط، وهو ما سيكون كافيًا لتشغيل عدسة لاصقة ذكية. يمكن شحنها وتفريغها حتى 200 مرة.
ويقترح الفريق وضع البطارية لمدة ثماني ساعات على الأقل في محلول يحتوي على كمية عالية من أيونات الجلوكوز والصوديوم والبوتاسيوم، ليتم شحنها أثناء نوم المستخدم. يمكن أيضًا تشغيل البطارية بواسطة الدموع البشرية، لأنها تحتوي على أيونات الصوديوم والبوتاسيوم بتركيز أقل. وباختبار البطارية الحالية باستخدام محلول مسيل للدموع، أظهر الباحثون أن عمر البطارية سيتم تمديده لمدة ساعة إضافية لكل دورة ارتداء مدتها اثنتي عشرة ساعة يتم استخدامها.
"على الرغم من أن نقل الطاقة اللاسلكية والمكثفات الفائقة توفر طاقة عالية، إلا أن تكاملها يمثل تحديًا كبيرًا بسبب المساحة المحدودة في العدسة. ومن خلال الجمع بين البطارية وخلية الوقود الحيوي في مكون واحد، يمكن للبطارية شحن نفسها دون الحاجة إلى مساحة إضافية للمكونات السلكية أو اللاسلكية. علاوة على ذلك، فإن الأقطاب الكهربائية الموضوعة على الجانب الخارجي للعدسة اللاصقة تضمن عدم إعاقة رؤية العين.
ويخطط الباحثون لإجراء المزيد من الأبحاث لتحسين كمية التيار الكهربائي التي يمكن أن تفرغها بطاريتهم. وسيعملون أيضًا مع العديد من شركات العدسات اللاصقة لتطبيق هذه التكنولوجيا.
Jeonghun Yun، Zongkang Li، Xinwen Miao، Xiaoya Li، Jae Yoon Lee، Wenting Zhao، Seok Woo Lee، بطارية مسيل للدموع مشحونة بالوقود الحيوي للعدسات اللاصقة الذكية، Nano Energy، المجلد 110، 2023، 108344، ISSN 2211-2855 https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108344
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون السيارات / المركبات الكهربائية ، كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- تشارت بريم. ارفع مستوى لعبة التداول الخاصة بك مع ChartPrime. الوصول هنا.
- BlockOffsets. تحديث ملكية الأوفست البيئية. الوصول هنا.
- المصدر https://semiengineering.com/research-bits-september-11/
