nûçe

Hema hema her tiştê ku em di cîhana nûjen de pê re rû bi rû dibin heta radeyekê xwe dispêre elektronîkê. Ji ber ku me yekem car kifş kir ka meriv çawa elektrîkê ji bo hilberîna xebata mekanîkî bikar tîne, me cîhazên mezin û piçûk afirandin ku ji hêla teknîkî ve jiyana me baştir bikin. Ji roniyên elektrîkê bigire heya smartphone, her amûrek em pêşvediçin tenê ji çend hêmanên sade yên ku di konfigurasyonên cihêreng de bi hev ve hatine xêzkirin pêk tê. Bi rastî, ji sedsalekê zêdetir, me pişta xwe dayê:
Şoreşa meya elektronîkî ya nûjen xwe dispêre van çar celeb pêkhateyan, zêdeyî - paşê - transîstor, da ku hema hema her tiştê ku em îro bikar tînin bînin. Gava ku em pêşbaziyê dikin ku amûrên elektronîkî piçûktir bikin, bêtir û bêtir aliyên jiyan û rastiya xwe bişopînin, bêtir daneyan bi kêm hêz, û cîhazên xwe bi hev ve girêdin, em zû bi van sînorên klasîkan re rast tên. Teknolojî.Lê, di destpêka salên 2000-an de, pênc pêşkeftin tev li hev hatin, û wan dest bi veguhertina cîhana meya nûjen kir. Li vir hemî tişt çawa derbas bûn.
1.) Pêşxistina grafenê. Ji hemû malzemeyên ku di xwezayê de têne dîtin an jî di laboratûvarê de hatine afirandin, elmas êdî ne madeya herî hişk e. Şeş ji wan dijwartir in, ya herî dijwar jî grafîn e. Di sala 2004-an de grafîn, pelek karbonê ya qalind a atomê ye. di qalibeke krîstal a hexagonal de li hev girtî, bi şaşî di laboratûvarê de hate veqetandin. Tenê şeş ​​sal piştî vê pêşkeftinê, keşifên wê Andrei Heim û Kostya Novoselov Xelata Nobelê ya Fîzîkê wergirtin. Ne tenê ew materyalê herî dijwar e ku heya niha hatî çêkirin, ew bi rengek bêkêmasî jî berxwedêr e. stresa fizîkî, kîmyewî û germî, lê bi rastî ew torbek bêkêmasî ya atoman e.
Grafen di heman demê de xwedan taybetmendiyên guheztinê yên balkêş e, tê vê wateyê ku ger cîhazên elektronîkî, di nav de transîstor, ji grafene li şûna silicon bêne çêkirin, ew dikarin ji her tiştê ku em îro hene piçûktir û zûtir bin. maddeyek li hember germê, bihêztir e ku elektrîkê jî dimeşîne. Ji bilî vê, grafene ji ronahiyê re ji% 98 zelal e, ev tê vê wateyê ku ew ji bo ekranên destikê yên zelal, panelên ronahiyê û heta hucreyên rojê jî şoreşger e. Weqfa Nobelê 11 sal got berê, "dibe ku em li ber piçûkbûnek din a elektronîkî ne ku dê bibe sedem ku komputer di pêşerojê de bikêrtir bibin."
2.) Berxwedêrên çîyayê rûvî. Ev teknolojiya "nû" ya herî kevn e û belkî ji bo her kesê ku kompîturek an têlefonek desta veqetandiye re nas e. Bergiriya çîyayê rûvî tiştek piçûkek çargoşe ye, bi gelemperî ji seramîkê hatî çêkirin, li ser her du jî keviyên guhêrbar hene. bi dawî dibe. Pêşkeftina seramîkê, ku li hember herikîna herikê bêyî ku pir hêz an germê belav bike, li ber xwe dide, hişt ku meriv berxwedêrên ku ji berxwedêrên kevneşopî yên kevn ên berê hatine bikar anîn bilintir biafirîne: berxwedêrên pêşeng ên eksî.
Van taybetmendiyan wê ji bo karanîna di elektronîkên nûjen de, nemaze cîhazên kêm-hêza û mobîl de îdeal dikin. Heke hûn hewceyê berxwedanek be, hûn dikarin yek ji van SMD-yan (amûrên çîyayê ser rûyê erdê) bikar bînin da ku mezinahiya ku hûn ji bo berxwedêran hewce dikin kêm bikin, an jî zêde bikin. hêza ku hûn dikarin ji wan re di nav heman pîvanan de bicîh bikin.
3.) Supercapacitors.Kapacitor yek ji kevintirîn teknolojiyên elektronîkî ne.Ew li ser sazûmanek hêsan têne damezrandin ku tê de du rûkên guhêrbar (plak, silindir, şêlên gewherî, hwd.) bi dûrek piçûk ji hev têne veqetandin, û her du rûerd dikarin barên wekhev û berevajî bidomînin.Dema ku hûn hewl didin ku herikê di kapasitorê re derbas bikin ew bar dike û dema ku hûn herikê qut dikin an jî her du lewheyan bi hev ve girêdidin kondensator derdixe. teqîna bilez a enerjiya serbestberdan, û elektronîkên piezoelektrîkî, ku li wir guhertinên di zexta cîhazê de îşaretên elektrîkê çêdikin.
Bê guman, çêkirina gelek lewheyên ku ji hêla dûrên piçûk ve li ser astek pir, pir piçûk têne veqetandin, ne tenê dijwar e lê bi bingehîn sînordar e. Pêşkeftinên vê dawiyê yên di materyalan de - nemaze kalsiyûmê titanate sifir (CCTO) - dikare mîqdarên mezin ên barkirinê li cîhên piçûk hilîne: supercapacitors. Van cîhazên mînyaturîzekirî dikarin çend caran werin barkirin û dakêşandin berî ku ew biherikin; zûtir barkirin û dakêşandin; û 100 qat enerjiya her yekîneya qebareya kondensatorên kevintir hildiberîne. Ew teknolojiyek lîstok-guhêrbar in dema ku ew piçûkkirina elektronîk tê.
4.) Super inductors. Wek ya paşîn ji "Sê Big", superinductor lîstikvanê herî dawî ye ku heya sala 2018-an derketiye. An inductor di bingeh de kulîlkek e ku bi herikek bi naverokek magnetizable ve tê bikar anîn. Inductor li dijî guhertinên di magnetîkî ya hundurîn de ne. zeviyê, ku tê vê wateyê ku ger hûn hewl bidin ku êlek tê de biherike, ew demekê li ber xwe dide, dûv re dihêle ku herik bi serbestî tê de biherike, û di dawiyê de gava ku hûn êlekê qut bikin dîsa li hember guhertinan li ber xwe dide. Li gel bergir û kapasatoran, ew sê hêmanên bingehîn ên hemî dorhêlan. Lê dîsa, sînorek heye ku ew çiqas piçûk dikarin bibin.
Pirsgirêk ev e ku nirxa induktansê bi qada rûbera înduktorê ve girêdayî ye, ku di warê piçûkkirinê de xewnek kujer e.Lê ji bilî induktansiya magnetîkî ya klasîk, têgîna înduktoriya enerjiya kînetîk jî heye: bêhêziya keriyên ku niha hildigirin bi xwe rê li guhertinên tevgera wan digirin. Çawa ku mêşên di rêzekê de divê bi hev re "biaxivin" da ku leza xwe biguhezînin, ev keriyên ku niha hilgirin jî, mîna elektronan, hewce ne ku hêzek li ser hev bikin da ku lez bikin. an jî hêdî hêdî dibe. Ev berxwedana li hember guherînê hesta tevgerê diafirîne. Di bin serokatiya Laboratûwara Lêkolînê ya Nanoelektronîk a Kaustav Banerjee de, înduktorek enerjiya kinetîk a ku teknolojiya grafene bikar tîne, nuha hate pêşve xistin: maddeya dendika herî bilind a ku heya niha hatî tomar kirin.
5.) Grafenê bixin nav her amûrekê. Niha werin em hesaban bikin. Grafen li cem me hene. Guhertoyên me yên "super" ên berxwedêr, kapasîtor û induktoran hene - piçûkkirî, zexm, pêbawer û bikêrhatî. Astengiya dawî ya di şoreşa ultra-mînyaturîzasyona elektronîkî de , bi kêmanî di teoriyê de, şiyana ku em her amûrek (hema hema ji her materyalê hatî çêkirin) veguherînin amûrek elektronîkî. Ji bo ku em vê mumkin bikin, ya ku em hewce ne ew e ku em elektronîk-based grafene bixin nav her cûre materyalê ku em dixwazin. maddeyên nermik jî di nav de ye. Rastiya ku grafen xwedan şikilbûn, nermbûn, hêz û rêveçûnek baş e, her çend ji mirovan re bê zirar e, ji bo vê armancê îdeal dike.
Di van çend salên borî de, amûrên grafîn û grafenê bi rengekî hatine çêkirin ku tenê bi çend pêvajoyên ku bi xwe bi xwe pir hişk in ve hatine çêkirin. Hûn dikarin grafîtek kevnar a sade oksîd bikin, wê di avê de bihelînin, û grafene bi buhra kîmyewî çêbikin. depokirin.Lêbelê, tenê çend substrat hene ku grafene bi vî awayî dikare li ser were razandin.Hûn dikarin oksîda grafenê bi kîmyayî kêm bikin, lê ger hûn wusa bikin, hûn ê dawî li grafenê neqalîte bînin.Hûn dikarin grafenê bi paqijkirina mekanîkî jî hilberînin. , lê ev rê nade ku hûn mezinahî an qalindiya grafên ku hûn hildiberînin kontrol bikin.
Li vir pêşkeftinên di warê grafên gravkirî yên lazer de tê. Du awayên sereke hene ku meriv bigihîje vê yekê. Yek ew e ku meriv bi oksîda grafenê dest pê bike. Eynî wekî berê: hûn grafît digirin û oksîd dikin, lê li şûna ku hûn bi kîmyewî kêm bikin, hûn kêm dikin. bi lazer. Berevajî oksîtê grafenê ku bi kîmyewî kêm bûye, ew hilberek bi kalîte ye ku dikare di nav yên din de di superkapacitor, çerxên elektronîkî û kartên bîranînê de were bikar anîn.
Her weha hûn dikarin rasterast bi lazerê polîîmîd, plastîkek germahîya bilind û grafene nimûneyê bikar bînin. Lazer di tora polîîmîdê de girêdanên kîmyewî dişkîne, û atomên karbonê bi germî xwe ji nû ve organîze dikin da ku pelên grafenê yên tenik û bi kalîte ava bikin. Polyimide destnîşan kir tonek serîlêdanên potansiyel, ji ber ku heke hûn dikarin çerxên grafenê li ser wê xêz bikin, hûn di bingeh de dikarin her şeklê polîîmîdê veguherînin elektronîkên lixwekirî. Vana, ji bo navê çendan, ev in:
Lê dibe ku ya herî heyecan-li ber derketin, rabûn û berbelavbûna vedîtinên nû yên grafene bi lazer- gravurkirî-li ser asoya tiştê ku niha mimkun e. Bi grafenê gravkirî bi lazer, hûn dikarin enerjiyê berhev bikin û hilînin: Amûrek kontrolkirina enerjiyê. .Yek ji mînakên herî berbiçav ên teknolojiyê ku bi pêş nakeve bataryayên e. Îro, em hema bêje kîmyayên şaneya hişk ji bo hilanîna enerjiya elektrîkê, teknolojiyek sedsalan kevnar, bikar tînin. kondensatorên elektrokîmyayî yên nerm, hatine afirandin.
Bi grafenê ku bi lazerê hatiye gravkirin, ne tenê em dikarin di awayê depokirina enerjiyê de şoreşê bikin, lê di heman demê de em dikarin cîhazên lixwekirî yên ku enerjiya mekanîkî vediguherînin elektrîkê jî biafirînin: nanojeneratorên triboelektrîkî. di heman demê de dikare hucreyên biyofuelê yên nerm çêbike; îmkan mezin in.Li ser sînorên komkirin û depokirina enerjiyê, şoreş hemû di demeke kurt de ne.
Wekî din, grafena bi lazerê gravkirî divê dest bi serdemek senzorên nedîtî bike. Ev tê de senzorên laşî jî hene, ji ber ku guherînên laşî (wekî germahî an zirav) dibe sedema guhertinên di taybetmendiyên elektrîkê yên wekî berxwedan û impedansê de (ku di heman demê de tevkariya kapasîteyê û înduktansê jî vedihewîne. ).Herwiha di nav de amûrên ku guheztinên di taybetmendiyên gazê û şilbûnê de tesbît dikin, û - dema ku li laşê mirovan tê sepandin - di nîşanên girîng ên kesek de guheztinên laşî vedihewîne. Mînakî, ramana tricorderek bi îlhama Stêrk Trek dikare zû ji holê rabe. bi tenê pêvekirina pêvekek şopandina nîşanên girîng ku tavilê me ji her guhertinên metirsîdar ên di laşên me de hişyar dike.
Ev rêza ramanê dikare qadeke tevahî nû jî veke: biyosensorên ku li ser bingeha teknolojiya grafenê ya bi lazerê gravkirî ye. Gewrikek çêkirî ya ku li ser bingeha grafenê bi lazerê gravkirî ye dikare bibe alîkar ku lerzînên qirikê bişopîne, cûdahiyên îşaretan di navbera kuxîn, qîrîn, qîrîn, daqurtandin û serêjê de nas bike. Ger hûn bixwazin biyoreceptorek çêkirî biafirînin ku dikare molekulên taybetî bike hedef, biosensorsên cûrbecûr yên lixwekirî dîzayn bike, an jî hetta ji bo çalakkirina sepanên curbecur yên telemedicînê jî bibe alîkar ku grafên bi lazerê gravkirî jî xwedan potansiyelek mezin e.
Heya di sala 2004-an de, rêbazek hilberîna pelên grafene, bi kêmanî bi mebest, yekem car hate pêşve xistin. Di van 17 salan de, rêzek pêşkeftinên paralel di dawiyê de îhtîmala şoreşgerîkirina awayê têkiliya mirovan bi elektronîkî re derxist pêş. Li gorî hemî awayên heyî yên hilberandin û çêkirina cîhazên grafene-based, grafên gravkirî yên lazerî di cûrbecûr sepanan de, tevî guherîna elektronîk a çerm, qalibên grafene yên sade, bi girseyî, bi kalîte û erzan vedihewîne.
Di pêşerojek nêzîk de, maqûl e ku meriv li benda pêşkeftinên di sektora enerjiyê de, di nav de kontrolkirina enerjiyê, berhevkirina enerjiyê, û hilanîna enerjiyê jî be. Her weha di demek nêzîk de pêşkeftinên di senzoran de hene, di nav de senzorên laşî, senzorên gazê, û tewra biyosensor jî. îhtîmal e ku şoreş ji cil û bergan were, di nav de cîhazên ji bo sepanên telemedicina teşhîskirinê. Bê guman, gelek dijwarî û astengî dimînin.Lê ev astengî ji çêtirkirinên şoreşgerî bêtir hewcedar in. Dema ku amûrên girêdayî û Înterneta Tiştan her ku diçe mezin dibe, pêdivî bi elektronîkên ultra-biçûk ji her demê mezintir e. Bi pêşkeftinên herî dawî yên di teknolojiya grafene de, pêşeroj jixwe bi gelek awayan li vir e.