(أخبار Nanowerk) مع زيادة قوة الدوائر المتكاملة التي تزود أجهزتنا الإلكترونية بالطاقة، فإنها تصبح أيضًا أصغر حجمًا. وقد تسارع هذا الاتجاه في الإلكترونيات الدقيقة في السنوات الأخيرة فقط، حيث يحاول العلماء تركيب المزيد من المكونات شبه الموصلة على الشريحة. تواجه الإلكترونيات الدقيقة تحديًا رئيسيًا بسبب صغر حجمها. لتجنب ارتفاع درجة الحرارة، تحتاج الإلكترونيات الدقيقة إلى استهلاك جزء صغير فقط من الكهرباء التي تستهلكها الإلكترونيات التقليدية بينما لا تزال تعمل بأعلى أداء. حقق الباحثون في مختبر أرجون الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية اختراقًا قد يسمح لنوع جديد من المواد الإلكترونية الدقيقة بالقيام بذلك. وفي دراسة جديدة نشرت في المواد المتقدمة ("بوابة الأكسدة والاختزال لتعديل الموجة الحاملة الضخمة والتحكم الفريد في الطور") اقترح فريق أرجون نوعًا جديدًا من تقنية "بوابة الأكسدة والاختزال" التي يمكنها التحكم في حركة الإلكترونات داخل وخارج المواد شبه الموصلة.
رسم توضيحي لبوابة الأكسدة والاختزال لمعالجة الناقل والتحكم في المجال الكهربائي للحالة الإلكترونية. تمثل الخيوط الخضراء جزيئات وظيفية لبوابة الأكسدة والاختزال، والقدرة على العمل بطاقة منخفضة تحاكي التبديل التشابكي في الدماغ البشري، كما يمثله المشبك الأساسي. (الصورة: مختبر أرجون الوطني) يشير مصطلح "الأكسدة والاختزال" إلى التفاعل الكيميائي الذي يسبب نقل الإلكترونات. تعتمد الأجهزة الإلكترونية الدقيقة عادةً على "تأثير المجال" الكهربائي للتحكم في تدفق الإلكترونات للعمل. في التجربة، صمم العلماء جهازًا يمكنه تنظيم تدفق الإلكترونات من طرف إلى آخر عن طريق تطبيق جهد كهربائي - وهو في الأساس نوع من الضغط الذي يدفع الكهرباء - عبر مادة تعمل كنوع من بوابة الإلكترون. عندما يصل الجهد إلى عتبة معينة، ما يقرب من نصف فولت، ستبدأ المادة في حقن الإلكترونات عبر البوابة من مادة الأكسدة والاختزال المصدر إلى مادة القناة. وباستخدام الجهد الكهربي لتعديل تدفق الإلكترونات، يمكن للجهاز شبه الموصل أن يعمل كجهاز الترانزستور، التبديل بين الحالات الأكثر توصيلًا والأكثر عزلًا. يقول عالم المواد في أرجون، ديلون فونغ، ومؤلف الدراسة: "تسمح لنا استراتيجية بوابة الأكسدة والاختزال الجديدة بتعديل تدفق الإلكترون بكمية هائلة حتى عند الفولتية المنخفضة، مما يوفر كفاءة أكبر بكثير في استخدام الطاقة". "وهذا يمنع أيضًا تلف النظام. ونحن نرى أنه يمكن إعادة تدوير هذه المواد بشكل متكرر دون أي تدهور في الأداء تقريبًا. قال عالم المواد في أرجون، وي تشين، وأحد المؤلفين المشاركين في الدراسة: "إن التحكم في الخصائص الإلكترونية للمادة له أيضًا مزايا كبيرة للعلماء الذين يبحثون عن خصائص ناشئة تتجاوز الأجهزة التقليدية". وقال: "إن نظام الفولت الفرعي، حيث تعمل هذه المادة، يحظى باهتمام كبير للباحثين الذين يتطلعون إلى صنع دوائر تعمل بشكل مشابه للدماغ البشري، والذي يعمل أيضًا بكفاءة كبيرة في استخدام الطاقة". وقال هوا تشو، عالم فيزياء أرجون، وهو مؤلف مشارك آخر للدراسة، إن ظاهرة بوابة الأكسدة والاختزال يمكن أن تكون مفيدة أيضًا في إنشاء مواد كمومية جديدة يمكن التلاعب بأطوارها عند طاقة منخفضة. علاوة على ذلك، قد تمتد تقنية بوابة الأكسدة والاختزال عبر أشباه الموصلات الوظيفية متعددة الاستخدامات والمواد الكمومية منخفضة الأبعاد المكونة من عناصر مستدامة.
- 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 كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64847.php
