فهرست مطالب
پژوهشگران تراشه نوری پاک‌شدنی جدیدی ساخته‌اند که با نور برنامه‌ریزی، پاک و دوباره تنظیم می‌شود و می‌تواند عملکرد قطعات الکترونیکی را حتی پس از تولید تغییر دهد.
به گزارش سرویس سخت‌افزار تکناک، پژوهشگران دانشگاه پرینستون نیمه‌رسانای دوبعدی جدیدی ساخته‌اند که می‌توان ویژگی‌های آن را با طول موج‌های مختلف نور برنامه‌ریزی، پاک و دوباره برنامه‌ریزی کرد. این تراشه نوری پاک‌شدنی می‌تواند زمینه ساخت قطعات الکترونیکی را فراهم کند که برخلاف تراشه‌های امروزی، عملکرد آنها پس از تولید نیز قابل تغییر باشد.
ویژگی‌های الکتریکی نیمه‌رساناهای معمولی پس از پایان فرایند ساخت تا حد زیادی ثابت باقی می‌ماند. پژوهشگران پرینستون برای عبور از این محدودیت، یک نیمه‌رسانای دوبعدی را با مولکول‌های حساس به نور ترکیب کردند. این مولکول‌ها در مواجهه با طول موج‌های مشخص نور، ساختار خود را تغییر می‌دهند. این تغییر نیز ویژگی‌های الکترونیکی و نوری نیمه‌رسانا را دگرگون می‌کند.
این روش به پژوهشگران اجازه می‌دهد بدون ساخت دوباره ماده یا ایجاد تغییر فیزیکی در ساختار اصلی آن، رفتار نیمه‌رسانا را کنترل کنند. پژوهشگران معتقد هستند که تراشه نوری پاک‌شدنی در آینده می‌تواند به ساخت دستگاه‌هایی منجر شود که وظایف آنها در مرحله تولید به‌صورت دائمی تعیین نشود.
بیشتر بخوانید: جهش ۱۰۰ برابری سرعت هوش مصنوعی با شبکه نوری تراشه ها
نور امکان تغییر رفتار نیمه‌رسانا را فراهم می‌کند
ساین شی، استادیار مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه پرینستون و نویسنده اصلی مقاله، واکنش‌پذیری را نخستین گام برای ساخت مواد هوشمند می‌داند. او توضیح داد که سیستم‌های زنده به دلیل توانایی مداوم در حس کردن محیط و واکنش به آن بسیار هوشمند هستند. پژوهشگران نیز قصد داشتند ماده‌ای بسازند که بتواند به محرک‌های خارجی واکنش نشان دهد و برای همیشه در یک وضعیت ثابت باقی نماند.
این نیمه‌رسانا از محدودیت رفتار دودویی سوئیچ‌های الکترونیکی معمولی نیز فراتر می‌رود. سوئیچ‌های متداول معمولا میان دو حالت روشن و خاموش یا صفر و یک جابه‌جا می‌شوند، اما پژوهشگران می‌توانند پاسخ ماده جدید را با نور به‌صورت تدریجی تنظیم و سپس این فرایند را معکوس کنند.
جی، یکی از پژوهشگران این پروژه، گفت:«به‌جای تغییر مستقیم از صفر به یک، می‌توانیم پاسخ ماده را به‌تدریج تنظیم کنیم و سپس این فرایند را معکوس کنیم.»
این قابلیت از تعامل میان نیمه‌رسانا و مولکول‌های متصل به آن به وجود می‌آید. تغییر ساختار مولکول‌ها، نحوه هدایت الکتریسیته و واکنش نیمه‌رسانا به نور را تغییر می‌دهد. پژوهشگران با استفاده از همین فرایند می‌توانند ویژگی‌های تراشه نوری پاک‌شدنی را به‌صورت پویا تنظیم کنند.
نمونه یک اینچی به سوئیچ‌های برنامه‌پذیر تبدیل شد
پژوهشگران تاکنون نمونه‌ای یکنواخت از این نیمه‌رسانا با ابعاد یک اینچ مربع تولید کرده‌اند. آنها با استفاده از این ماده، آرایه‌هایی از سوئیچ‌های الکترونیکی برنامه‌پذیر ساخته‌اند. این آزمایش نشان می‌دهد که کنترل ویژگی‌های نیمه‌رسانا با نور فقط به نمونه‌های بسیار کوچک آزمایشگاهی محدود نیست و می‌توان این قابلیت را در ساختارهای الکترونیکی کاربردی نیز به کار گرفت.
این فناوری می‌تواند برای توسعه قطعات الکترونیکی برنامه‌پذیر اهمیت زیادی داشته باشد. در فناوری‌های کنونی، تغییر عملکرد یک دستگاه معمولا به سخت‌افزار، مدار یا طراحی نیمه‌رسانای متفاوت نیاز دارد. در مقابل، تراشه نوری پاک‌شدنی امکان تغییر رفتار الکترونیکی را بدون تعویض ساختار اصلی فراهم می‌کند.
مرحله بعدی پژوهش، اتصال سوئیچ‌های ساخته‌شده به یکدیگر و تشکیل یک مدار است. مدارها پایه ساخت سیستم‌های الکترونیکی پیچیده‌تر هستند. ساخت یک مدار کامل با این سوئیچ‌ها می‌تواند فناوری جدید را یک گام دیگر به کاربردهای عملی نزدیک کند.
بیشتر بخوانید: تراشه نوری LightGen صد برابر سریع‌تر از A100 انویدیا عمل می‌کند
هدف نهایی تغییر عملکرد قطعات پس از تولید است
پژوهشگران در بلندمدت به‌دنبال ساخت قطعات الکترونیکی هستند که قابلیت‌های آنها حتی پس از خروج از خط تولید نیز قابل تغییر باشد. در چنین شرایطی، یک سخت‌افزار می‌تواند بدون نیاز به طراحی نیمه‌رسانای متفاوت برای هر کاربرد، برای انجام وظایف مختلف تنظیم شود.
شی گفت:
«چشم‌انداز بلندمدت ما ساخت قطعات الکترونیکی است که عملکرد آنها دیگر هنگام تولید به‌طور ثابت تعیین نشود. در عوض، می‌خواهیم دستگاه‌هایی بسازیم که ویژگی‌های آنها پس از تولید نیز به‌صورت پویا قابل تنظیم مجدد باشد. این پژوهش گامی مهم در مسیر دستیابی به این هدف است.»
با وجود این، فناوری تراشه نوری پاک‌شدنی هنوز در مراحل اولیه تحقیقاتی قرار دارد. پژوهش فعلی عملکرد سوئیچ‌های نیمه‌رسانای برنامه‌پذیر را نشان داده است و پژوهشگران در مراحل بعدی باید مدارهای مجتمع بزرگ‌تر و در نهایت دستگاه‌های الکترونیکی کامل را با این فناوری توسعه دهند.
اگر امکان تولید این فناوری در مقیاس بزرگ فراهم شود، نور می‌تواند به ابزاری برای کنترل ویژگی‌های نیمه‌رساناها بدون تغییر فیزیکی ماده تبدیل شود. چنین روشی می‌تواند مسیر توسعه نسل جدیدی از قطعات الکترونیکی را باز کند که برخلاف تراشه‌های دارای عملکرد ثابت امروزی، پس از تولید نیز قابلیت تغییر، پاک‌شدن و برنامه‌ریزی مجدد دارند.
این پژوهش با عنوان «نیمه‌رساناهای دوبعدی برنامه‌پذیر با نور در مقیاس بزرگ با عامل‌دارسازی مولکولی کرومیک» در نشریه Science Advances منتشر شده است.
