מהנדסים המציאו מוליך למחצה העשוי מחומר היברידי דק וגמיש שיכול לשמש לתצוגות במכשירים אלקטרוניים בעתיד הקרוב.
מהנדסים בתאגידים גדולים חיפשו לעצב מסך תצוגה מתקפל וגמיש עבור אלקטרוני התקנים כמו מחשבים וטלפונים ניידים. המטרה היא מסך תצוגה שירגיש כמו נייר, כלומר ניתן לכיפוף אך גם מתפקד באופן אלקטרוני. סמסונג, אחת מיצרניות הטלפונים הסלולריות הגדולות בעולם, תשיק ככל הנראה בקרוב מאוד טלפון סלולרי גמיש. הם פיתחו גמישות אורגני לוח דיודה פולטת אור (OLED) בעל משטח בלתי שביר. הוא קל משקל אך קשיח וחזק ויכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות. התכונה המדהימה ביותר שלו תהיה שהתצוגה הזו לא תישבר או תינזק אם המכשיר ייפול - האתגר הגדול ביותר איתו מתמודדים היום מעצבי תצוגה של טלפונים ניידים. מסך LCD רגיל ממשיך להופיע גם כשהוא מכופף אך הנוזל שבתוכו הופך לא נכון ומכאן מוצגת תמונה מעוותת. מסך ה-OLED הגמיש החדש יכול להיות כפוף או מעוקל מבלי לעוות את התצוגה, עם זאת, הוא עדיין לא יהיה מתקפל לחלוטין. ניתן להגדיל עוד יותר את הגמישות על ידי שימוש בננו-חוטים גמישים יותר בעתיד. תצוגת דיודה פולטת אור נקודה קוונטית גמישה יותר בגלל השימוש בננו-גבישים להפקת אור חד ואיכותי. התצוגות עדיין צריכות להיות מכוסות בזכוכית או בחומר אחר להגנה.
חומר חדש לבניית מסכים גמישים
במחקר שפורסם לאחרונה ב חומרים מתקדמים מהנדסים מהאוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה (ANU) פיתחו לראשונה מוליך למחצה העשוי ממנו אורגני וחומר אנאורגני הממיר ביעילות חשמל לאור. מוליך למחצה זה הוא דק במיוחד וגמיש מאוד מה שהופך אותו לייחודי. ה אורגני חלק מהמכשיר, לחלק חשוב של המוליך למחצה יש עובי של אטום אחד בלבד. גם החלק האנאורגני קטן, בעובי של כשני אטומים. החומר נבנה בתהליך שנקרא 'השקעת אדים כימית', בדומה לבניית מבנה תלת מימדי מתיאור דו מימדי. לא ניתן לראות את המוליך למחצה בעין בלתי מזוינת, הוא מונח בין אלקטרודות זהב על שבב בגודל 3 ס"מ על 2 ס"מ בעל טרנזיסטור פונקציונלי. שבב אחד כזה יכול להכיל אלפי מעגלי טרנזיסטור. האלקטרודה משמשת כנקודת כניסת חשמל ופלט. לאחר שנבנה אופיינו תכונות אופטו-אלקטרוניות וחשמליות של החומר. המבנה ההיברידי הזה של אורגני ורכיבים אנאורגניים ממירים חשמל לאור אשר מספקים תצוגה בטלפונים ניידים, טלוויזיות והתקנים אחרים. נראה שפליטת האור חדה וטובה יותר עבור צגים ברזולוציה גבוהה יותר.
חומר כזה יכול לשמש בעתיד הקרוב כדי להפוך מכשירים ניתנים לכיפוף - טלפונים ניידים לדוגמה. נזק למסך או לתצוגה נפוץ מאוד בטלפונים ניידים וחומר זה יכול לבוא להצלה. עם הפופולריות והביקוש של טלפונים חכמים עם מסכים גדולים יותר, הצורך של השעה הוא לקבל עמידות כך שהתצוגה לא תהיה נוטה לשריטות או שברים או ליפול וכו'. המבנה ההיברידי הוא יתרון מבחינת יעילות על מוליכים למחצה מסורתיים שהם עשוי כולו מסיליקון. החומר הזה יכול לשמש לבניית מסכים לטלפונים ניידים, טלוויזיה, קונסולות דיגיטליות וכו' ואולי לבנות מחשבים יום אחד או להפוך טלפון נייד לחזק כמו מחשב על. חוקרים כבר עובדים על ייצור המוליך למחצה הזה בקנה מידה גדול יותר כדי שניתן יהיה למסחר אותו.
טיפול בפסולת אלקטרונית
ההערכה היא כי בשנת 2018 ייצור בסך הכל כמעט 50 מיליון טון של פסולת אלקטרונית (e-waste) וכמות מוגבלת מאוד תמוחזר. פסולת אלקטרונית מהווה מכשירים וציוד אלקטרוני שהגיעו לסוף חייהם וצריך להשליך אותם כולל מחשבים ישנים, ציוד אלקטרוני משרדי או בידור, טלפונים ניידים, טלוויזיה וכו'. כמות עצומה של פסולת אלקטרונית מהווה איום עצום על הסביבה והוא עתיד לגרום לנזק בלתי הפיך למשאבים הטבעיים ולסביבתנו. תגלית זו מהווה נקודת מוצא לעיצוב מכשירים אלקטרוניים המציגים ביצועים גבוהים אך עשויים מהם אורגני חומרים 'ביו'. אם טלפונים ניידים היו עשויים מחומר גמיש היה קל יותר למחזר אותם. זה יפחית את הפסולת האלקטרונית הנוצרת מדי שנה ברחבי העולם.
העתיד של מכשירים אלקטרוניים מתקפלים וגמישים הולך להיות מלהיב מאוד. מהנדסים כבר חושבים על צגים ניתנים לגלגול שבהם ניתן לגלגל מכשירים כמו מגילה. הסוג המתקדם ביותר של מסך תצוגה יהיה שיכול לקפל, להתעקם או אפילו למעוך כמו נייר אבל יכול להמשיך להציג תמונות מסודרות. תחום נוסף הוא השימוש בחומרים "אוסטטיים" שהופכים עבים יותר כאשר הם נמתחים ואשר יכולים לספוג השפעות אנרגיה גבוהות ולהתכוונן מחדש כדי לתקן כל עיוות. מכשירים כאלה יהיו קלים אך גמישים.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
שארמה א ועוד. 2018. שאיבת אקציטון יעילה ותלויה בשכבה על פני מבנים הטרו-מבנים אורגניים-אי-אורגניים מסוג I דקים מבחינה אטומית. חומרים מתקדמים. 30 (40).
https://doi.org/10.1002/adma.201803986
***
