تم تطوير الدائرة المتكاملة الجزيئية من قبل مجموعة بحثية دولية من الكيميائيين والفيزيائيين من مركز علوم النانو في قسم الكيمياء بجامعة كوبنهاجن والأكاديمية الصينية للعلوم. ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية المواد المتقدمة.
يمكن للمكونات الإلكترونية المكونة من جزيئات مفردة بمساعدة التخليق الكيميائي أن تمهد الطريق لتطوير أجهزة إلكترونية صغيرة وسريعة وأكثر صداقة للبيئة. والآن، نجح الباحثون، ولأول مرة على الإطلاق، في تطوير ترانزستور مكون من طبقة أحادية جزيئية، وهو ترانزستور يعمل بشكل صحيح في شريحة الكمبيوتر.
تم تطوير الدائرة المتكاملة الجزيئية من قبل مجموعة بحثية دولية من الكيميائيين والفيزيائيين من مركز علوم النانو في قسم الكيمياء بجامعة كوبنهاجن والأكاديمية الصينية للعلوم. ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية المواد المتقدمة. أصبح هذا الإنجاز ممكنًا بفضل الاستخدام المبتكر لمادة الجرافين الرائعة ثنائية الأبعاد.
يعتقد البروفيسور كاسبر نورغارد من جامعة كوبنهاغن أن الفائدة الأولى لرقاقة الجرافين المطورة حديثًا ستكون في تسهيل اختبار مكونات الإلكترونيات الجزيئية المستقبلية. وفي الوقت نفسه، يتوقع أن تكون النتائج التي توصلوا إليها هي الخطوة الأولى للحصول على دوائر متكاملة جزيئية فعالة. "تتمتع مادة الجرافين بخصائص رائعة بشكل خاص لا يمكن العثور عليها في مواد أخرى. يثبت بحثنا، لأول مرة على الإطلاق، أنه من الممكن دمج مكون جزيئي وظيفي يعتمد على الجرافين داخل الشريحة. يقول الباحث: "أعتقد حقًا أن هذا الإنجاز يستحق أن يكون على الصفحة الأولى من أخبار العلوم".
تتكون شريحة الكمبيوتر الجزيئية من طبقة واحدة من الذهب، وطبقة واحدة من المكونات الجزيئية الأخرى، وطبقة رقيقة جدًا من مادة الكربون من نوع الجرافين، وكلها مكدسة فوق بعضها البعض على شكل شطيرة. يتم تشغيل (تشغيل/إيقاف) الترانزستور الموجود في "الساندويتش" عن طريق إشارة على شكل ضوء، وبالتالي يستخدم الخصائص الإلكترونية الفريدة لمادة الجرافين. وعلى الرغم من أن هذه المادة تتكون من ذرات الكربون فقط (والتي تشكل أيضًا مادة الجرافيت)، إلا أنها تكاد تكون شفافة تمامًا.
إن البحث عن الترانزستورات والأسلاك والموصلات والمكونات الإلكترونية الأخرى المكونة من جزيئات مفردة جعل الباحثين في هذا المجال يعملون ليل نهار. وعلى عكس المكونات الإلكترونية الأخرى، من المتوقع ألا تحتوي المكونات الجديدة على معادن ثقيلة سامة للإنسان والبيئة، بل ومكلفة في بعض الأحيان. وفي ضوء ذلك، ينبغي أن تكون أرخص وأكثر أمانا للتربة ومصادر المياه والحيوانات. ولسوء الحظ، كان اختبار طبيعة نشاط هذه المكونات الوظيفية صعبًا بشكل خاص. حتى الآن، هذا هو.
في الماضي، أدى اختبار المكونات المجهرية إلى قيام الباحثين باستخدام طريقة أفضل وصف لها باليانصيب. ومن أجل اختبار ما إذا كان الجزيء الجديد يوصل التيار أم أنه عازل، كان على الباحثين وضع مجموعة من الجزيئات بين سلكين موصلين للكهرباء، على أمل أن يكون جزيء واحد على الأقل قريبًا بدرجة كافية من الدائرة الكهربائية.
وبمساعدة شريحة الجرافين المبتكرة، سيتمكن الباحثون الآن من وضع جزيئاتهم الجديدة بدقة أكبر والتحقق مما إذا كانت موصلة للكهرباء بالفعل أم أنها عوازل. وبمساعدة هذه الطريقة، سيكون من الممكن اختبار وظيفة الأسلاك الجزيئية والموصلات والثنائيات بطريقة أسرع وأبسط، وبالتالي سيحصل الكيميائيون على إجابة فورية على سؤال ما إذا كانوا بحاجة إلى مواصلة تطوير ما تم اختباره. يوضح الباحث الرئيسي ما إذا كانت الجزيئات أو ما إذا كانت نشطة بما فيه الكفاية.
"لقد طورنا تصميمًا مناسبًا للعديد من أنواع الجزيئات"، يتابع الباحث الرئيسي ويوضح: "في ضوء حقيقة أن شكل الجرافين أقرب إلى البنية الفعلية لشريحة الكمبيوتر، فإن تطويرنا يجعل من الممكن فحصه" المكونات الإلكترونية بطريقة أسهل، وفي الوقت نفسه تعد أيضًا خطوة مهمة على طريق صنع الدوائر تركيبات عملية تعتمد على المكونات الجزيئية.
أخبار الدراسة
