Jurutera telah mencipta semikonduktor yang dibuat oleh bahan hibrid fleksibel nipis yang boleh digunakan untuk paparan pada peranti elektronik dalam masa terdekat.
Jurutera di syarikat besar telah mengintai untuk mereka bentuk skrin paparan yang boleh dilipat dan fleksibel untuk elektronik peranti seperti komputer dan telefon bimbit. Matlamatnya ialah skrin paparan yang kelihatan seperti kertas iaitu boleh dibengkokkan tetapi juga berfungsi secara elektronik. Samsung, salah satu pengeluar telefon mudah alih terbesar di dunia kemungkinan besar akan melancarkan telefon mudah alih yang fleksibel tidak lama lagi. Mereka telah membangunkan yang fleksibel organik panel diod pemancar cahaya (OLED) yang mempunyai permukaan yang tidak boleh pecah. Ia ringan tetapi lasak dan teguh serta boleh menahan suhu tinggi. Ciri yang paling luar biasa ialah paparan ini tidak akan pecah atau rosak jika peranti jatuh - cabaran terbesar yang dihadapi hari ini oleh pereka paparan telefon mudah alih. Skrin LCD biasa terus dipaparkan walaupun bengkok tetapi cecair di dalamnya menjadi tidak sejajar dan oleh itu imej herot dipaparkan. Skrin OLED fleksibel baharu boleh dibengkokkan atau melengkung tanpa memesongkan paparan, namun, ia masih tidak boleh dilipat sepenuhnya. Fleksibiliti boleh ditingkatkan lagi dengan menggunakan wayar nano yang lebih fleksibel pada masa hadapan. Paparan diod pemancar cahaya titik kuantum adalah lebih fleksibel kerana penggunaan kristal nano untuk menghasilkan cahaya tajam berkualiti tinggi. Paparan masih perlu dikapsulkan ke dalam kaca atau bahan lain untuk perlindungan.
Bahan baharu untuk membina skrin fleksibel
Dalam kajian terbaru yang diterbitkan dalam Bahan Termaju jurutera dari The Australian National University (ANU) buat pertama kalinya membangunkan semikonduktor yang diperbuat daripada organik dan bahan bukan organik yang menukarkan elektrik kepada cahaya dengan cekap. Semikonduktor ini sangat nipis dan sangat fleksibel menjadikannya unik. The organik bahagian peranti, bahagian penting semikonduktor mempunyai ketebalan hanya satu atom. Bahagian bukan organik juga kecil, kira-kira dua atom tebal. Bahan itu dibina melalui proses yang dipanggil 'pemendapan wap kimia', sama seperti membina struktur 3 dimensi daripada penerangan 2D. Semikonduktor tidak boleh dilihat dengan mata kasar, ia terletak di antara elektrod emas pada cip bersaiz 1cm x 1cm yang mempunyai transistor berfungsi. Satu cip sedemikian boleh memuatkan beribu-ribu litar transistor. Elektrod berfungsi sebagai titik input dan output elektrik. Setelah dibina sifat opto-elektronik dan elektrik bahan telah dicirikan. Struktur hibrid ini organik dan komponen bukan organik menukarkan elektrik kepada cahaya yang kemudiannya menyediakan paparan pada telefon mudah alih, televisyen dan peranti lain. Pancaran cahaya dilihat lebih tajam dan lebih baik untuk paparan resolusi lebih tinggi.
Bahan sedemikian boleh digunakan dalam masa terdekat untuk menjadikan peranti boleh dibengkokkan - contohnya telefon bimbit. Kerosakan skrin atau paparan adalah perkara biasa dalam telefon mudah alih dan bahan ini boleh datang untuk menyelamatkan. Dengan populariti dan permintaan telefon pintar dengan skrin yang lebih besar semakin meningkat, keperluan masa ini adalah untuk mempunyai ketahanan supaya paparan tidak terdedah kepada calar atau pecah atau jatuh dll. Struktur hibrid adalah berfaedah dari segi kecekapan berbanding semikonduktor tradisional yang diperbuat sepenuhnya daripada silikon. Bahan ini boleh digunakan untuk membina skrin untuk telefon bimbit, televisyen, konsol digital dan lain-lain dan mungkin membina komputer suatu hari nanti dan atau menjadikan telefon bimbit sekuat superkomputer. Penyelidik sudah pun berusaha untuk menghasilkan semikonduktor ini pada skala yang lebih besar supaya ia boleh dikomersialkan.
Menangani sisa elektronik
Dianggarkan 2018 akan menghasilkan hampir 50 juta tan sisa elektronik (e-waste) dan kuantiti yang sangat terhad akan dikitar semula. E-waste merupakan peranti dan peralatan elektronik yang telah mencapai akhir hayat mereka dan perlu dibuang termasuk komputer lama, peralatan elektronik pejabat atau hiburan, telefon bimbit, televisyen dan lain-lain. Jumlah besar-besaran e-waste adalah ancaman besar kepada alam sekitar dan pasti akan menyebabkan kerosakan yang tidak dapat dipulihkan kepada sumber asli dan persekitaran kita. Penemuan ini merupakan titik permulaan untuk mereka bentuk peranti elektronik yang mempamerkan prestasi tinggi tetapi diperbuat daripada organik bahan 'bio'. Jika telefon bimbit diperbuat daripada bahan yang fleksibel, ia lebih mudah untuk dikitar semula. Ini akan mengurangkan sisa elektronik yang dijana setiap tahun di seluruh dunia.
Masa depan peranti elektronik boleh lipat dan fleksibel akan menjadi sangat menggembirakan. Jurutera sudah memikirkan paparan boleh gulung di mana peranti boleh digulung seperti skrol. Jenis skrin paparan yang paling canggih ialah yang boleh melipat, melengkung atau bahkan menghancurkan seperti kertas tetapi boleh terus memaparkan imej yang kemas. Satu lagi bidang ialah penggunaan bahan 'auxtetic' yang menjadi lebih tebal apabila ia diregangkan dan yang boleh menyerap kesan tenaga tinggi dan menjajarkan semula diri untuk membetulkan sebarang herotan. Peranti sedemikian akan menjadi ringan namun fleksibel.
***
{Anda boleh membaca kertas penyelidikan asal dengan mengklik pautan DOI yang diberikan di bawah dalam senarai sumber yang dipetik}
Sumber (s)
Sharma A et al. 2018. Pengepaman Exciton yang Cekap dan Bergantung Lapisan merentasi Struktur Heterostruktur Organik–Tak Organik Jenis-I Nipis Atom. Bahan Termaju. 30(40).
https://doi.org/10.1002/adma.201803986
***
