ахбор

Қариб ҳама чизе, ки мо дар ҷаҳони муосир дучор мешавем, то андозае ба электроника такя мекунад. Азбаски мо бори аввал фаҳмидем, ки чӣ тавр истифода бурдани нерӯи барқро барои тавлиди кори механикӣ фаҳмидем, мо дастгоҳҳои хурду калонро офаридаем, то ҳаёти худро аз ҷиҳати техникӣ беҳтар созем. Аз чароғҳои барқӣ то смартфонҳо, ҳар як дастгоҳ. Мо таҳия мекунем, ки танҳо аз чанд ҷузъҳои оддие, ки дар конфигуратсияҳои гуногун бо ҳам дӯхта шудаанд, иборат аст. Дарвоқеъ, дар тӯли зиёда аз як садсола мо ба:
Инқилоби электронии муосири мо ба ин чаҳор намуди ҷузъҳо ва баъдан - транзисторҳо такя мекунад, ки қариб ҳама чизеро, ки имрӯз истифода мебарем, ба мо меорад. Вақте ки мо барои хурдтар кардани дастгоҳҳои электронӣ, назорат кардани ҷанбаҳои бештари ҳаёт ва воқеияти худ, интиқоли бештари маълумот бо ёрии қувваи камтар ва дастгоҳҳои худро ба ҳамдигар пайваст кунем, мо ба зудӣ ба ин маҳдудиятҳои классикӣ дучор мешавем. Технология. Аммо, дар аввали солҳои 2000-ум панҷ пешрафт ҳама ба ҳам омадаанд ва онҳо ҷаҳони муосири моро дигаргун сохтанд. Инак ҳамааш чӣ гуна гузашт.
1.) Рушди графен. Аз ҳамаи маводҳои дар табиат пайдошуда ё дар лаборатория офаридашуда, алмос дигар сахттарин мавод нест. Шаш сахттар мавҷуд аст, ки сахттаринаш графен аст. Дар соли 2004, графен, як варақи ғафси атоми карбон ки дар шакли булӯри шашкунҷа ба ҳам баста шуда буд, тасодуфан дар лаборатория ҷудо карда шуд. Ҳамагӣ пас аз шаш соли пешравӣ, кашфкунандагони он Андрей Ҳейм ва Костя Новоселов ҷоизаи Нобел дар соҳаи физикаро гирифтанд. На танҳо он сахттарин маводест, ки дар замони ҳозира сохта шуда буд ва ба таври бениҳоят тобовар аст. фишори физикӣ, химиявӣ ва гармӣ, аммо он дар асл як торчаи комили атомҳост.
Графен инчунин дорои хосиятҳои ҷолиби ноқилӣ мебошад, ки маънои онро дорад, ки агар дастгоҳҳои электронӣ, аз ҷумла транзисторҳо, ба ҷои кремний аз графен сохта шаванд, онҳо эҳтимолан хурдтар ва тезтар аз ҳама чизест, ки мо имрӯз дорем. маводи ба гармӣ тобовар ва қавӣ, ки қувваи барқро ҳам мегузаронад. Илова бар ин, графен тақрибан 98% ба рӯшноӣ шаффоф аст, яъне он барои экранҳои шаффоф, панелҳои рӯшноӣ ва ҳатто ҳуҷайраҳои офтобӣ инқилобист. Тавре ки Бунёди Нобел 11 сол гуфтааст. пештар, "шояд мо дар арафаи миниатюризатсияи навбатии электроника қарор дорем, ки боиси самараноктар шудани компютерҳо дар оянда гардад."
2.) Муқовиматҳои рӯизаминӣ. Ин қадимтарин технологияи "нав" аст ва эҳтимол барои ҳар касе, ки компютер ё телефони мобилиро ҷудо кардааст, шинос аст. Муқовимати рӯизаминӣ як ашёи ночизи росткунҷаест, ки одатан аз сафолӣ сохта шудааст ва кунҷҳои гузаранда дар ҳарду аст. Рушди сафолҳо, ки ба ҷараёни ҷараён бидуни пароканда кардани қувваи зиёд ва гармӣ муқовимат мекунанд, имкон дод, ки резисторҳоеро эҷод кунанд, ки нисбат ба резисторҳои анъанавии кӯҳна, ки қаблан истифода мешуданд, бартарӣ доранд: резисторҳои сурбдори меҳвар.
Ин хосиятҳо онро барои истифода дар электроникаи муосир, махсусан дастгоҳҳои камқувват ва мобилӣ беҳтарин мегардонанд. Агар ба шумо резистор лозим бошад, шумо метавонед яке аз ин SMDs (дастгоҳҳои васлшаванда) -ро истифода баред, то андозае, ки барои резисторҳо лозим аст, кам кунед ё зиёд кунед қудрате, ки шумо метавонед ба онҳо дар доираи ҳамон маҳдудиятҳои андоза муроҷиат кунед.
3.) Суперконденсаторҳо. Конденсаторҳо яке аз қадимтарин технологияҳои электронӣ мебошанд. Онҳо ба як насби оддӣ асос ёфтаанд, ки дар он ду сатҳи ноқил (плитаҳо, силиндрҳо, сферикҳо ва ғ.) аз ҳамдигар бо масофаи хурд ҷудо карда мешаванд ва ду сатҳҳо қодиранд, ки зарядҳои баробар ва муқобилро нигоҳ доранд. Вақте ки шумо кӯшиш мекунед, ки ҷараёнро аз конденсатор гузаронед, он заряд мегирад ва ҳангоми хомӯш кардани ҷараён ё пайваст кардани ду пластинка конденсатор разряд мекунад. Конденсаторҳо дорои доираи васеи барномаҳо, аз ҷумла нигоҳдории энергия, як таркиши босуръати энергияи озодшуда ва электроникаи пьезоэлектрикӣ, ки дар он тағирёбии фишори дастгоҳ сигналҳои электрикӣ тавлид мекунанд.
Албатта, сохтани плитаҳои сершумор, ки бо масофаҳои хурд дар миқёси хеле хурд ҷудо карда шудаанд, на танҳо душвор, балки ба таври куллӣ маҳдуд аст. Пешрафтҳои охирин дар маводҳо, махсусан титанати миси калсий (CCTO) метавонанд миқдори зиёди зарядро дар ҷойҳои хурд нигоҳ доранд: суперконденсаторҳо. Ин дастгоҳҳои хурдакакро пеш аз фарсуда шуданашон борҳо бор кардан ва холӣ кардан мумкин аст; зудтар пур кардан ва холӣ кардан; ва нигоҳ доштани 100 маротиба энергия барои як воҳиди ҳаҷми конденсаторҳои кӯҳна. Онҳо технологияи бозиро тағир медиҳанд, вақте ки сухан дар бораи миниатюризатсияи электроника меравад.
4.) Супериндукторҳо. Ҳамчун охирини "Сегонаи калон", супериндуктор охирин бозигарест, ки то соли 2018 ба вуҷуд омадааст. Индуктор аслан як чархест бо ҷараёне, ки бо ядрои магнитшаванда истифода мешавад. Индукторҳо ба тағирёбии магнитии дохилии худ муқобилат мекунанд. майдони, яъне агар шумо кӯшиш кунед, ки ҷараёнро аз он гузаронед, он муддате муқовимат мекунад, сипас имкон медиҳад, ки ҷараён аз тариқи он озод гузарад ва дар ниҳоят ҳангоми хомӯш кардани ҷараён дубора ба тағирот муқобилат мекунад. Дар баробари резисторҳо ва конденсаторҳо онҳо се унсури асосии ҳамаи схемаҳо. Аммо боз, маҳдудияти он ҷо, ки чӣ тавр хурд онҳо метавонанд ба даст.
Мушкилот дар он аст, ки арзиши индуктивӣ аз майдони сатҳи индуктор вобаста аст, ки он дар робита ба миниатюризатсия қотилони хоб аст. Аммо ба ғайр аз индуктсияи магнитии классикӣ, мафҳуми индуктсияи энергияи кинетикӣ низ вуҷуд дорад: инерсияи худи заррачаҳои ҷараёндор ба тағирёбии ҳаракати онҳо ҷилавгирӣ мекунанд. Ҳамон гуна ки мӯрчагон дар як хат барои тағир додани суръати худ бояд бо ҳамдигар «суҳбат» кунанд, ин заррачаҳои ҷараёндор ба мисли электронҳо барои суръат бахшидан ба ҳамдигар бояд қуввае ба амал оваранд. ё суст кунед. Ин муқовимат ба тағирот ҳисси ҳаракатро ба вуҷуд меорад. Таҳти роҳбарии Лабораторияи тадқиқотии наноэлектроникии Каустав Банерҷӣ ҳоло як индуктори энергияи кинетикӣ бо истифода аз технологияи графен таҳия шудааст: баландтарин маводи зичии индуктивӣ, ки то ҳол сабт шудааст.
5.) Графенро дар ҳама гуна дастгоҳ гузоред. Акнун биёед ҷамъоварӣ кунем. Мо графин дорем. Мо версияҳои “супер”-и резисторҳо, конденсаторҳо ва индукторҳо дорем – миниатюрӣ, мустаҳкам, боэътимод ва муассир. Монеаи ниҳоӣ дар инқилоби ултра миниатюризатсия дар электроника , ҳадди аққал дар назария, қобилияти табдил додани ҳама гуна дастгоҳ (қариб аз ҳама гуна мавод) ба як дастгоҳи электронӣ мебошад. Барои имконпазир кардани ин, ба мо танҳо қобилияти ворид кардани электроникаи бар графен асосёфта ба ҳама гуна маводе, ки мо мехоҳем, лозим аст. Аз ҷумла маводи чандир. Далели он, ки графен дорои моеъи хуб, чандирӣ, қувват ва гузаронанда аст, дар ҳоле ки барои одамон безарар аст, онро барои ин мақсад беҳтарин мекунад.
Дар чанд соли охир, дастгоҳҳои графен ва графен тавре сохта шудаанд, ки танҳо тавассути чанд раванде ба даст оварда шудаанд, ки худашон хеле сахт мебошанд. Шумо метавонед графити кӯҳнаи оддии кӯҳнаро оксид кунед, онро дар об ҳал кунед ва аз буғи кимиёвӣ графен созед. Депозитсия.Бо вуҷуди ин, танҳо якчанд субстратҳо мавҷуданд, ки дар онҳо графенро бо ин роҳ ҷойгир кардан мумкин аст. Шумо метавонед оксиди графенро ба таври кимиёвӣ кам кунед, аммо агар ин тавр кунед, шумо бо графенҳои пастсифат хоҳед ёфт. Шумо инчунин метавонед графенро тавассути эксфолиатсияи механикӣ истеҳсол кунед. , аммо ин ба шумо имкон намедиҳад, ки андоза ё ғафсии графенро, ки шумо истеҳсол мекунед, назорат кунед.
Ин аст, ки пешрафтҳо дар графен бо лазер кандакорӣ ба амал меоянд. Ду роҳи асосии ноил шудан ба ин вуҷуд дорад. Яке аз оксиди графен оғоз кардан аст. Ҳамон тавре ки пештар: шумо графит мегиред ва онро оксид мекунед, аммо ба ҷои кам кардани кимиёвӣ, шумо онро кам мекунед. бо лазер. Баръакси оксиди графен аз ҷиҳати кимиёвӣ коҳишёфта, он маҳсулоти баландсифатест, ки метавонад дар суперконденсаторҳо, схемаҳои электронӣ ва кортҳои хотира ва ғайра истифода шавад.
Шумо инчунин метавонед полиимид, пластикии ҳарорати баланд ва графенро мустақиман бо лазер истифода баред. Лазер пайвандҳои кимиёвиро дар шабакаи полиимидҳо мешиканад ва атомҳои карбон ба таври гармӣ аз нав ташкил карда, варақаҳои тунук ва баландсифати графинро ташкил медиҳанд. Полимид нишон додааст. як тонна барномаҳои эҳтимолӣ, зеро агар шумо метавонед схемаҳои графенро дар он нақш кунед, шумо метавонед аслан ҳама гуна шакли полиимидро ба электроникаи фарсуда табдил диҳед.
Аммо шояд ҷолибтаринаш - бо назардошти пайдоиш, болоравӣ ва дар ҳама ҷо паҳн шудани кашфиётҳои нави графени бо лазер ҳаккоршуда - дар уфуқи он чизест, ки ҳоло имконпазир аст. Бо графени бо лазер кандакорӣ, шумо метавонед энергияро ҷамъоварӣ ва захира кунед: дастгоҳи назораткунандаи энергия. .Яке аз барҷастатарин мисолҳои пешрафт накардани технология ин батареяҳо мебошад. Имрӯз мо тақрибан аз химияи ҳуҷайраҳои хушк барои захира кардани энергияи барқ, технологияи чандинасра истифода мебарем. Прототипҳои дастгоҳҳои нави нигоҳдорӣ, аз қабили батареяҳои руҳ-ҳаво ва ҳолати сахт конденсаторхои чандири электрохимиявй ба вучуд оварда шудаанд.
Бо графен бо лазер кандакорӣ на танҳо мо метавонем тарзи захираи энергияро инқилоб кунем, балки инчунин метавонем дастгоҳҳои фарсудашавандаро эҷод кунем, ки энергияи механикиро ба нерӯи барқ ​​табдил медиҳанд: наногенераторҳои трибоэлектрикӣ. инчунин метавонад ҳуҷайраҳои биологии сӯзишвории чандир созад; имкониятхо калонанд.Дар сархадхои чамъ кардан ва захира кардани энергия, революцияхо хама дар мухлати кутох.
Ғайр аз он, графени бо лазер кандакоришуда бояд давраи сенсорҳои бесобиқаро оғоз кунад. Ин сенсорҳои физикиро дар бар мегирад, зеро тағироти ҷисмонӣ (ба монанди ҳарорат ё шиддат) боиси тағирёбии хосиятҳои электрикӣ ба монанди муқовимат ва муқовимат (инчунин саҳми иқтидор ва индуктивӣ) мешаванд ).Инчунин дастгоҳҳоеро дар бар мегирад, ки тағирот дар хосиятҳои газ ва намӣ ва ҳангоми ба бадани инсон истифода бурдан - тағироти ҷисмонии аломатҳои ҳаётан муҳими касеро муайян мекунанд. Масалан, идеяи трикордери аз Star Trek илҳомёфта метавонад ба зудӣ кӯҳна шавад. танҳо замима кардани ямоқи мониторинги аломатҳои ҳаётан муҳим, ки моро дар бораи ҳар гуна тағироти ташвишовар дар бадани мо фавран огоҳ мекунад.
Ин хатти тафаккур инчунин метавонад як майдони комилан навро боз кунад: биосенсорҳо дар асоси технологияи графен бо лазер кандакорӣ. Гулӯи сунъӣ дар асоси графени лазерӣ метавонад барои назорат кардани ларзишҳои гулӯ, муайян кардани фарқияти сигнал байни сулфа, садо, фарёд, фурӯ бурдан ва ҷунбондан кӯмак кунад. ҳаракатҳо. Графени бо лазер кандакорӣшуда инчунин потенсиали бузург дорад, агар шумо хоҳед, ки биоресептори сунъиро эҷод кунед, ки метавонад молекулаҳои мушаххасро ҳадаф қарор диҳад, биосенсорҳои гуногуни фарсудашаванда тарроҳӣ кунад ва ё ҳатто дар имкон додани барномаҳои гуногуни телетиббӣ кӯмак кунад.
Танҳо дар соли 2004 усули истеҳсоли варақҳои графен, ҳадди аққал қасдан, бори аввал таҳия карда шуд. Дар тӯли 17 сол, як қатор пешрафтҳои мувозӣ дар ниҳоят имкони инқилоби муоширати одамон бо электроникаро ба мадди аввал оварданд. Дар муқоиса бо ҳама усулҳои мавҷудаи истеҳсол ва сохтани дастгоҳҳои графенӣ, графени бо лазер кандакорӣ имкон медиҳад, ки намунаҳои содда, оммавӣ, баландсифат ва арзони графенро дар барномаҳои гуногун, аз ҷумла тағир додани электроникаи пӯст.
Дар ояндаи наздик интизори пешрафтҳо дар соҳаи энергетика, аз ҷумла назорати энергетикӣ, ҷамъоварии энергия ва захираи энергия дуруст аст. Инчунин дар ояндаи наздик пешрафтҳо дар сенсорҳо, аз ҷумла сенсорҳои физикӣ, сенсорҳои газ ва ҳатто биосенсорҳо ҳастанд. Бузургтарин Эҳтимол аст, ки инқилоб аз дастгоҳҳои фарсудашуда, аз ҷумла дастгоҳҳо барои барномаҳои телетиби ташхисӣ ба вуҷуд ояд. Албатта, мушкилот ва монеаҳои зиёде боқӣ мондаанд. Аммо ин монеаҳо на такмилдиҳии инқилобиро талаб мекунанд. Бо афзоиши таҷҳизоти пайвастшуда ва Интернети ашё, зарурати электроникаи ултра хурд аз ҳарвақта бузургтар аст. Бо дастовардҳои навтарин дар технологияи графен, оянда аллакай аз бисёр ҷиҳатҳо дар ин ҷост.