تغطية شاملة

في الطريق إلى الإلكترونيات الجزيئية

التكنولوجيا التي تم تطويرها في التخنيون قد تحل محل رقائق السيليكون في عالم الإلكترونيات. تم نشر هذا التطوير في مجلة Nature Communications

البروفيسور يوفال يعيش ومجموعته البحثية. تصوير: نيتسان زوهر، المتحدث باسم التخنيون.
البروفيسور يوفال يعيش ومجموعته البحثية. تصوير: نيتسان زوهر، المتحدث باسم التخنيون.

منذ اكتشافها، أثارت الأنابيب الكربونية النانوية (أنابيب الكربون الصغيرة) اهتمامًا كبيرًا في المجتمع العلمي نظرًا لخصائصها الفريدة في جوانب مثل التوصيل الكهربائي والبصريات والحرارة والخواص الميكانيكية والحساسية للمواد الكيميائية. تعتبر هذه الأنابيب عنصرا هاما في إلكترونيات المستقبل. تم مؤخرًا تقديم جهاز كمبيوتر كامل يعتمد عليها، ومن المحتمل أن يتمكنوا في المستقبل من استبدال شريحة السيليكون باعتبارها لبنة بناء الإلكترونيات.

أحد أكبر التحديات في طريق تطبيق الأنابيب النانوية الكربونية يتعلق بالحاجة إلى إنتاجها في مواقع محددة على ركيزة ناعمة، في ظل ظروف من شأنها أن تؤدي إلى تشكيل دائرة كهربائية حولها. يقدم مقال منشور في مجلة Nature Communications اختراقًا في هذا الشأن، تم تحقيقه في مختبر البروفيسور يوفال يعيش من كلية فيتربي للهندسة الكهربائية ومركز زيسافيل للإلكترونيات النانوية في التخنيون. التكنولوجيا التي طورها البروفيسور يعيش والتي تنتج الظروف المذكورة أعلاه، علاوة على ذلك، تسمح أيضًا بدراسة الخصائص الديناميكية لأنابيب الكربون، بما في ذلك التسارع والرنين (الاهتزاز) والانتقال من النعومة إلى الصلابة.

ومن أهم العقبات، إن لم تكن الأهم، صعوبة العثور على أو وضع أنبوب يبلغ قطره عدة نانومترات (أصغر من الشعرة بـ 100,000 ألف مرة). بالتعاون مع طالب الماجستير جلعاد زئيفي وطالب الدكتوراه مايكل شليفمان، قام البروفيسور يعيش بتطوير تقنية سريعة وبسيطة ومرنة وغير جراحية للتصوير البصري لأنابيب الكربون. يشير الباحثون إلى الأنابيب المذكورة على أنها عيب كيميائي وفيزيائي أعلى الركيزة الموحدة والناعمة. يعمل هذا العيب بمثابة ركيزة لبلورة ونمو البلورات النانوية العضوية الأكبر حجمًا، والتي يمكن رؤيتها ودراستها باستخدام المجهر الضوئي الروتيني (على عكس الأنابيب النانوية الكربونية، التي تكون صغيرة جدًا). وبما أن البلورات النانوية لا ترتبط بالأنابيب، فيمكن تبخيرها بعد ذلك وترك السطح أملس، دون الإضرار بالخصائص الكهربائية والميكانيكية لأنابيب الكربون.

صورة مجهرية بصرية لتراكم جزيئات pNBA على أنابيب الكربون النانوية المتنامية (CNTs).
صورة مجهرية بصرية لتراكم جزيئات pNBA على أنابيب الكربون النانوية المتنامية (CNTs).

يوضح البروفيسور يعيش: "تعد الدائرة المتكاملة، أو الرقاقة، أكبر اختراق في مجال الإلكترونيات حتى الآن، ونعتقد أن الطريقة التي طورناها ستكون بمثابة منصة قابلة للتطبيق لدمج الإلكترونيات النانوية مع تقنيات السيليكون وربما حتى استبدال هذه التقنيات. مع الالكترونيات الجزيئية. إن CNT عبارة عن لبنة بناء مذهلة وقوية للغاية، ولها خصائص كهربائية وميكانيكية وبصرية رائعة. بعضها موصل وبعضها شبه موصل، لذلك تعتبر بديلاً مستقبليًا للسيليكون. إن البنية التحتية الفريدة في الغرف النظيفة في مركز إلكترونيات النانو في التخنيون الذي يرأسه البروفيسور نير تيسلر تسمح لنا ليس فقط بإظهار المبدأ ولكن أيضًا بإنتاج أجهزة ذات مستوى عالمي."

وفقا للبروفيسور يعيش، فإن الأساليب الموجودة اليوم لإنتاج CNT تعاني من البطء الشديد والتكلفة العالية وعدم الدقة في المنتج - ولا تنطبق بشكل عام على الصناعة. "نهجنا هو عكس المعتاد. نحن نزرع الأنابيب النانوية الكربونية بطريقة مستقيمة، وبمساعدة البلورات العضوية التي تغطي الأنابيب، يمكن رؤيتها تحت المجهر بسرعة كبيرة. بعد ذلك، يقوم برنامج كمبيوتر للتعرف على الصور بالعثور بدقة على موضع الأنابيب ويقوم تلقائيًا بتصميم الدائرة الكهربائية المثالية، ومن ثم يمكن تصنيع الجهاز (الترانزستور). هذه هي الاستراتيجية. الهدف هو دمج الأنابيب النانوية في دائرة متكاملة من المكونات الإلكترونية المصغرة، وخاصة الترانزستورات على شريحة واحدة (VLSI)، والتي، كما ذكرنا، قد تحل محل إلكترونيات السيليكون.

درس البروفيسور يوفال يعيش في جامعة تل أبيب وتخرج بمرتبة الشرف بدرجة البكالوريوس والماجستير في الفيزياء. حصل على الدكتوراه - في الفيزياء التجريبية للمادة المكثفة - مع البروفيسور أوري سيون في التخنيون. حصل على درجة ما بعد الدكتوراه في مجال الإلكترونيات الجزيئية من جامعة كورنيل في الولايات المتحدة الأمريكية.
للحصول على المقال كاملا

تعليقات 8

  1. שמעון
    لقد أثبتت لي (مرة أخرى) أن المتدينين أقل أخلاقية من العلمانيين.
    بالنسبة للإنسان العلماني، ليس هناك موقف يبرر إيذاء الآخر "لأن العاطفة تغلبت على العقل".
    الدين، بطريقة تقديمك له، يجعلني أشعر بالغثيان.

  2. إلى السيد يوسي المحترم
    التوراة لا تبرر الاغتصاب في أي مكان، بل على العكس من ذلك، فهي تعاقب الاغتصاب من خلال تقديم تعويض مالي للعائلة (أقترح عليك قراءة مقال في الكتاب حول هذا الموضوع).
    ولهذا السبب، هناك مواقف في الحياة تسود فيها العاطفة على العقل، ومن الصعب بل من المستحيل على شخص عادي السيطرة عليها. "فادي الدم" هو أحد دوج ذلك. زوجة يافت تافار (التي يتحدث عنها الحاخام) هي دوج آخر.
    ليس الأمر أن التوراة تؤيد الاغتصاب (العكس كما هو مذكور)، بل أنه عندما لا يمكن السيطرة على العاطفة، أعطت التوراة خصمًا لذلك الشخص. هناك الكثير مما يمكن التوسع فيه في هذا الوضع، وهذا ليس المكان المناسب.

  3. هناك شيئان غير واضحين تماما بالنسبة لي:

    1. "نحن نزرع الأنابيب النانوية الكربونية بطريقة مستقيمة، وبمساعدة البلورات العضوية التي تغطي الأنابيب، يمكن رؤيتها تحت المجهر بسرعة كبيرة"

    اعتقدت أن الأمر برمته فيما يتعلق بتكنولوجيا النانو هو أنها صغيرة الحجم، وأن كل ترانزستور بحجم بضع ذرات أو عدد قليل من الجزيئات الصغيرة، هنا يبدو الأمر وكأنه يتعلق بشيء أكبر وأضخم بكثير يمكن رؤيته بالفعل من خلال المجهر الضوئي. كيف يتم ذلك؟ أين الصورة المصغرة هنا؟

    2. "بعد ذلك، يقوم برنامج كمبيوتر للتعرف على الصور بالعثور بدقة على موضع الأنابيب ويخطط تلقائيًا للدائرة الكهربائية المثالية، ومن ثم يمكن تصنيع الجهاز (الترانزستور)".

    ومن المثير للاهتمام أنه عادة ما يتم أولاً تصميم دائرة كهربائية مثالية، ثم يتم ترتيب مكونات الدائرة وفقًا للتصميم. هنا يبدو أن الترتيب معكوس، أولاً يتم زراعة الألياف من أنابيب الكربون النانوية، وعندها فقط يتم تخطيط الدائرة وفقًا للأنابيب التي تم إنشاؤها، يبدو الأمر مرهقًا وغير فعال بعض الشيء، كما لو تمت زراعة أنابيب المياه أولاً، وعندها فقط يتم تخطيط وبناء المنزل حولهم بحيث يتناسب مع شكل الأنابيب.

  4. المقالة تسمى "تصنيع الدوائر الآلية" لذلك واجه الأستاذ مشكلة السماح بتطبيق شريحة إلكترونية. حتى أكثر جمالا.
    لتبديد الشك - لم أره مرة أخرى. هذه هي المعلمة الرئيسية. تتضمن معادلة حركة الترانزستور (2) في المقالة عنصرا غير خطي - لطيف. يختلف عن الترانزستورات العادية . إنه لمن دواعي سروري أن أرى أن التوراة ستخرج من صهيون. اليوم فتحت إحدى الصحف وشاهدت انتخاب الحاخام العسكري الرئيسي وقد ترك ذلك طعمًا سيئًا في فمي. هذه هي قوى الظلام في إيتسيلا الغنم بحجة تفسير التوراة كما هي مكتوبة في نصوص عمرها 4000 عام، دون أن نفهم أن جزءًا من الإنسانية يحاول صقل وفهم آمالنا في هذا الجزء. أنا تقليدي ومقالات مثل هذه تجعلني أشعر بالإحباط. قرأت أيضًا أشخاصًا يحاولون إقناع آفي بيليزوفسكي بأنه لا يوجد تطور في البكتيريا للمضادات الحيوية، بل تبادل جيني خاص بالبكتيريا فقط.
    المقالة هنا غيرت الطعم قليلا إلى الحلو.

  5. جميلة - المقال. المقالة مفتوحة وليس عليك شرائها، الأمر الذي كان سيؤدي إلى استبعاد عدد القراء الذين كانوا سيقرأونها من خلال العلم. تبدو التكنولوجيا عملية للغاية. لا يتم بالضرورة استخدام النتائج الجديدة للمادة المكثفة ولكن للقياسات التجريبية واستخراج المعلمات التجريبية. إنها عملية وجميلة على حد سواء. وإذا تبين أن هذه شريحة تحتوي أيضًا على أنابيب الجرافين النانوية، فستكون أكثر جمالًا.
    لم أكلف نفسي عناء التحقق من الطاقة المتبددة في الدائرة، وإمكانية وضع العديد من الدوائر بجانب بعضها البعض، وسرعة الدوائر.
    وفيما يتعلق بالسرعة، فمن المحتمل أن تكون متسارعة (تردد العمل) بسبب تقصير سمك القناة في FET. أما العاملان الآخران فلم أكلف نفسي عناء التحقق منهما كما ذكرنا، وهما عاملان مهمان.
    حتى في الماضي، كانت ترانزستورات السليكون الجرمانيوم مدمجة في شريحة السيليكون في الجزء الذي يتطلب أكبر سرعة لقناة البيانات الخارجية (الناقل الأمامي). يقترح البروفيسور اتباع نهج حذر تجاه شركة الرقائق، أولاً تجاه جزء من الشريحة ثم تجاه الشريحة بأكملها.

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.