ترانزیستورهای Northwestern بر روی ایستگاه فضایی

 

این قبیل ترانزیستورها می توانند در ماموریتهای طولانی فضایی نظیر ماموریت اخیر فونیکس مریخ ناسا کمک کننده باشند، در حالیکه آزمایشات قدیمی روی زمین نشان داده بودند که این ترانزیستورها زمانی که در معرض تابش قرار میگیرند، میتوانند تابش را تحمل کنند.

ترانزیستورها نوع جدیدی ماده ی ورودی دی الکتریک به کار برده اند که نانو دی الکتریک خود گردآمده (self-assembled nanodielectric )(SAND) نامیده می شود که در طول یک راهپیمای فضایی در 22 مارس بر روی ایستگاه فضایی قرار داده شد. ترانزیستورها آنجا برای یک سال بعنوان قسمتی از یک آزمایش مواد ناسا باقی خواهند ماند چرا که قصد آنها پاسخ به این پرسش است اینکه چگونه آنها و مواد دیگر محیط سخت فضا را تحمل می کنند؟!

سند (SAND) توسط گروه تحقیق توبین مارکس (Tobin Marks ) در نورث وسترن و ولادیمیر ایپاتف ( Vladdimir N. Ipatieff ) پروفسور تحقیقی شیمی در دانشکده ی هنر و علوم وینبرگ (Weinberg) و پروفسور علوم مواد و مهندسی در مدرسه ی مهندسی و علوم کاربردی ام سی کورمیک (McCormick ) توسعه یافت.

مارکس می گوید که علاوه بر امکان اثبات قابل استفاده بودن در فضا، سند می تواند به باز کردن راه برای نوعی از تکنولوژیهای جدید، شامل اجزای الکترونیکی شفاف و قابل چاپ کمک کند.

ترانزیستورها، ابزاری که برای تقویت یا تبدیل سیگنالها استفاده می شوند قطعاتی ساختمانی در همه ی ابزارهای الکترونیکی هستند و به طور کلی از یک زیر لایه، درگاه و نیمه رسانا تشکیل شده اند. در میان درگاه و نیمه رسانا، عایق (دی الکتریک) قرار گرفته است، که به عنوان جداکننده ای عمل می کند که هنگام پایدارسازی شدت جریان حاملان باردار در نزدیک نیمه هادی مانع اتصال کوتاه شود.

در حالی که سیلیسیوم دی اکسید با سابقه ای تاریخی ماده ی برجسته ی دی الکتریک برای اجزای الکترونیکی مبنی بر سیلیسیوم شده است، مارکس و تیم تحقیقاتی او در حال تلاش برای ایجاد مواد نیمه هادی و دی الکتریک در تولید بعدی به همراه خصوصیاتی هستند که سیلیسیوم و سیلیسیوم دی اکسید نمی توانند تامین کنند. بعنوان مثال شفافیت،قابلیت چاپ و انعطاف پذیری فیزیکی.

ماده ی دی الکتریک باید دارای شرایطی چون شرایط ذیل باشد:

نازک باشد، عایق خوبی باشد و قادر به تثبیت بارهای موثر در میان نیمه هادی بوسیله ی داشتن چیزی که ثابت دی الکتریک بالا نامیده می شود، باشد.

این ثابت دی الکتریک بالا با توانایی ماده برای ذخیره ی بار الکتریکی برای یک شدت میدان کاربردی معین متناسب میباشد.

نتیجه سندهایی بود که مارکس و تیمش بوسیله ی یک فرایند غوطه وری که غشا های نازک خود گردامده ی مولکولی را بوجود می آورد، بوجود آوردند. نه تنها سند مقتضی همه ی نیازها برای تولید دی الکتریک های اینده است، بلکه آنها مقاوم در برابر تشعشع نیز بنیاد نهاده شده اند.

 علاقه ی ناسا به تولید سند به این دلیل است که تشعشع در فضا به طور شدیدی به اجزای الکترونیکی به خصوص دی الکتریکها آسیب می زند؛ زیرا سیلیسیوم دی اکسید تشعشع را گیر انداخته و بنابراین باعث به وجود امدن حفره ها و الکترونها و باری مخرب در ترانزیستورها به طور تغییر ناپذیری میشود.

برای سفرهای فضایی طولانی مانند ماموریت در حال اجرای کنونی به مریخ، اینگونه اجزای الکترونیکی در معرض سالها تابش قرار می گیرند . آزمایشات قبلی با راکتورهای هسته ای نشان داده است که سند در برابر چنین آسیبهای تابشی بیشتر مقاوم است.

مارکس می گوید: "همه متحیر شده بودند. این آزمایشات نشان دهنده ی آن هستند که سند قدرت متحول کردن همه ی رشته ها را دارد."

مارکس و تیم او ایده ی بهتری خواهند داشت و آن اینکه چطور ترانزیستورهای سند بعد از ماندن آنها روی ایستگاه فضایی در طول یک سال، سر خواهند کرد!

با این حال، آنها بر این امیدند که به بهبود ترانزیستورها، ساختن نیمه هادی های بهتر همراه دی الکتریکهای نازکتر و حتی ثابت دی الکتریکی بالاتر ادامه بدهند.

در مقاله ای که به صورت ONLINE در 3 می در روزنامه ی جامعه ی شیمی آمریکا با همکاری مارک رتنر، اتونیو فاچتی، سارا دیبندتو و دیوید فراتارلی چاپ شد، این تیم نشان داده که مواد منسوب به سند می توانند در میان رسوب سازی با بخار، یک فرآیند معمولی استفاده شده درصنعت نیمه هادی برای تولید غشاهای نازک، ساخته شوند .

تا زمانی که سند میتواند به محققان کمک کند تا مرز پایانی را بیابند، مارکس و تیم اش به کار کردن روی تکنولوژیهای آینده که برای هرکسی روی زمین مفید باشند ادامه خواهند داد، به عنوان مثال: توانایی چاپ ترانزیستورها مثل روزنامه ها، ایجاد راههایی برای اجزای الکترونیکی بادوامتر و ارزانتر.

مارکس می گوید : "این درست نیست که این ترانزیستورها تنها برای فضای بیرونی خوب باشند – این فقط یک مثال از کیفیت بادوامی آنها بود- اینجا یک تکنولوژی در زمین است و فقط یکی، که خیلی ترکیبات در واحد زمان همچون یک کارخانه تراشه و یک دستگاه مدرن چاپ روزنامه ایجاد خواهد شد به مانند زمانیکه کاغذ صدها پا در هر ثانیه حرکت می کند."

هربار اینتل می خواهد که یک تراشه ی جدید تولید کند ، بیلیونها دلارهزینه می کند و سالها زمان می گیرد تا انجام شود. و با این وجود هر روز آنها یک نیویورک تایمز جدید چاپ می کنند. بنابراین ما فکر کردیم آیا می توان از چاپ برای ایجاد مدارات الکترونیکی استفاده کرد؟ "

این قبیل تکنولوژی می تواند نمونه های بزرگ شبیه باطریهای خورشیدی و تابلوهای نمایش مسطح را چاپ کند که به خوبی نمونه های کوچک شبیه مدارات برای باطری های تلفن و تجهیزات پزشکی هستند. یکی از اهداف دور، چاپ برچسب شناسایی فرکانس رادیویی برای اقلام برای فروش در یک فروشگاه هست که می تواند اطلاعات ارزش اقلام، محل ساخت آنها، چگونگی ساخت آن و چگونگی ذخیره ی آن راتامین کند. و هم چنین باعث میشود تا یک صندوقدار که تمام سبد یک خریدار را به جای چک کردن یک به یک بار کدها یکباره کنترل کند.

مارکس می گوید :" آن شبیه گذرگاه جاده ی دارای عوارض برای بسته ها  است. یک زنگ می تواند به صدا درآمده و اعلام کند: "نه، این انقضا پیدا کرده است!" یا می تواند به کامپیوتری مرکزی بگوید:  که "فروشگاه تقریبا یک جنس را تمام کرده است ."

پیشرفتی دیگر از چنین تکنولوژی می تواند اجزای الکترونیکی شفافی باشند که می توانند نمونه های جدید شبیه انتقالات را تامین کنند که در شیشه ی جلوی اتومبیل که به طور آنی سرعت اتومبیل ، سطح سوخت و سایر اطلاعات داشبورد را نشان خواهد داد، می تواند به کار رود.

بعضی از باطریهای تلفن موجود در بازار قبلا درون اجزای الکترونیکی چاپ می شدند و مارکس و گروهش قبلا چاپ مدارات را بوسیله ی مواد تیم ایجاد کرده بودند.

گروه در حال تلاش است تا مواد مورد نیاز این ترانزیستور را در میان مرکب ایجاد کند به دلیل اینکه اجزای الکترونیکی چاپی را به یک واقعیت معمولی مبدل نماید.  

* منبع مقاله:

http://www.sciencedaily.com/releases/2008/06/080610160049.htm

** ترجمه و ارسال:" sara2008 " -از اعضای تیم علمی - تخصصی مترجمین هوپا

*** ارتباط با مترجم:  اینجا را کلیک کنید

**** ارتباط با تیم علمی - تخصصی مترجمین هوپا:  اینجا را کلیک کنید

** ارتباط با ویراستار تیم و تذکر اشتباهات نگارشی:

admin.hupaa@gmail.com

 

مطلب از سایت شبکه فیزیک هوپا

 

/ 0 نظر / 17 بازدید