Verkfræðingar hafa fundið upp hálfleiðara úr þunnu sveigjanlegu blendingsefni sem hægt er að nota fyrir skjái á rafeindatækjum í náinni framtíð.
Verkfræðingar hjá stórum fyrirtækjum hafa verið að leita að því að hanna samanbrjótanlegan og sveigjanlegan skjá fyrir rafeindabúnað tæki eins og tölvur og farsímar. Markmiðið er skjár sem myndi líða eins og pappír, þ.e. vera sveigjanlegur en einnig virka rafrænt. Samsung, einn stærsti farsímaframleiðandi í heimi, mun að öllum líkindum setja á markað sveigjanlegan farsíma mjög fljótlega. Þeir hafa þróað sveigjanleika lífræn ljósdíóða (OLED) spjaldið sem hefur óbrjótanlegt yfirborð. Hann er léttur en sterkur og sterkur og þolir háan hita. Merkilegasti eiginleiki hans væri að þessi skjár brotnar ekki eða skemmist ef tækið dettur - stærsta áskorunin sem hönnuðir farsímaskjáa standa frammi fyrir í dag. Venjulegur LCD skjár heldur áfram að birtast jafnvel þegar hann er boginn en vökvinn inni í honum verður rangur og þess vegna birtist brengluð mynd. Nýja sveigjanlega OLED skjáinn gæti verið beygður eða sveigður án þess að skekkja skjáinn, en hann verður samt ekki alveg samanbrjótanlegur. Hægt er að auka sveigjanleikann enn frekar með því að nota sveigjanlegri nanóvíra í framtíðinni. Skammtapunktur ljósdíóðaskjár er sveigjanlegri vegna notkunar nanókristalla til að framleiða hágæða skarpt ljós. Enn þarf að hylja skjáina í gler eða annað efni til verndar.
Nýtt efni til að smíða sveigjanlega skjái
Í nýlegri rannsókn sem birt var í Advanced Materials verkfræðingar frá The Australian National University (ANU) hafa í fyrsta sinn þróað hálfleiðara úr lífræn og ólífrænt efni sem breytir rafmagni á skilvirkan hátt í ljós. Þessi hálfleiðari er ofurþunnur og mjög sveigjanlegur sem gerir hann einstakan. The lífræn hluti tækisins, mikilvægur hluti hálfleiðarans hefur aðeins eitt atóm þykkt. Ólífræni hlutinn er líka lítill, um það bil tvö atóm þykk. Efnið var smíðað með ferli sem kallast „efnafræðileg gufuútfelling“, svipað og að byggja upp þrívíddarbyggingu út frá tvívíddarlýsingu. Hálfleiðarinn er ekki hægt að sjá með berum augum, hann hvílir á milli gullskauta á flís af stærð 3cm x 2cm með virkum smári. Ein slík flís getur geymt þúsundir smárarása. Rafskautið þjónar sem rafmagnsinntak og úttakspunktur. Einu sinni smíðuð voru opto-rafrænir og rafeiginleikar efnisins einkenndir. Þessi blendingur uppbygging af lífræn og ólífrænir íhlutir umbreyta rafmagni í ljós sem birtir síðan í farsímum, sjónvörpum og öðrum tækjum. Ljósgeislunin virðist vera skarpari og betri fyrir skjái með hærri upplausn.
Slíkt efni er hægt að nota í náinni framtíð til að gera tæki sveigjanleg - til dæmis farsíma. Skemmdir á skjá eða skjá eru mjög algengar í farsímum og getur þetta efni komið til bjargar. Þar sem vinsældir og eftirspurn snjallsíma með stærri skjáum fer vaxandi, er þörf klukkutímans að hafa endingu þannig að skjárinn sé ekki viðkvæmur fyrir rispum eða brotum eða falli o.s.frv. algjörlega úr sílikoni. Þetta efni væri hægt að nota til að smíða skjái fyrir farsíma, sjónvarp, stafrænar leikjatölvur o.s.frv. og kannski smíða tölvur einn daginn og eða gera farsíma jafn sterkan og ofurtölvu. Vísindamenn vinna nú þegar að því að framleiða þennan hálfleiðara í stærri skala svo hægt sé að markaðssetja hann.
Að takast á við rafeindaúrgang
Áætlað er að árið 2018 verði framleitt samtals tæplega 50 milljónir tonna af rafeindaúrgangi (e-waste) og mjög takmarkað magn yrði endurunnið. Rafræn úrgangur er rafeindabúnaður og búnaður sem er kominn á endastöð og þarf að farga, þar á meðal gömlum tölvum, rafeindabúnaði fyrir skrifstofur eða afþreyingu, farsíma, sjónvarp o.s.frv. Mikið magn rafræns úrgangs er gríðarleg ógn við umhverfið og hlýtur að valda óafturkræfum skaða á náttúruauðlindum okkar og umhverfi. Þessi uppgötvun er upphafspunktur fyrir hönnun rafeindatækja sem sýna mikla afköst en eru gerð úr lífræn „líf“ efni. Ef farsímar væru úr sveigjanlegu efni væri auðveldara að endurvinna þá. Þetta mun draga úr rafrænum úrgangi sem myndast árlega um allan heim.
Framtíð samanbrjótanlegra og sveigjanlegra raftækja á eftir að verða mjög spennandi. Verkfræðingar eru nú þegar að hugsa um rúllanlega skjái þar sem hægt er að rúlla tækjum upp eins og rollu. Fullkomnasta tegund skjás væri sem getur brotið saman, sveigð eða jafnvel mulið eins og pappír en getur haldið áfram að sýna snyrtilegar myndir. Annað svið er notkun á „auka“ efnum sem verða þykkari þegar þau eru teygð og sem geta tekið á sig mikla orkuáhrif og sjálfstillt sig til að leiðrétta hvers kyns röskun. Slík tæki væru létt en samt sveigjanleg.
***
{Þú getur lesið upprunalegu rannsóknarritgerðina með því að smella á DOI hlekkinn sem gefinn er upp hér að neðan á listanum yfir tilvitnaðar heimildir}
Heimildir)
Sharma A o.fl. 2018. Skilvirk og lagaháð örvunardæling yfir atómþunna lífræn-ólífræna gerð-I heterostructures. Advanced Materials. 30 (40).
https://doi.org/10.1002/adma.201803986
***
