تمكن الباحثون من تحويل الفحم بنجاح إلى موادٍ ذات نقاء عالٍ يمكن استخدامها في أجهزة الإلكترونيات عالية التطور. يعتبر هذا الاختراق ليس فقط تحولًا مهمًا في التطبيقات الاقتصادية والتكنولوجية للفحم ، ولكنه يقدم أيضًا حلاً محتملاً للتأثير البيئي السلبي للفحم.
اكتشف جامعة إيلينوي في أوربانا شامبين بالتعاون مع مختبر تكنولوجيا الطاقة الوطني ومختبر Oak Ridge الوطني وشركة تصنيع نصائح التصنيع التكنولوجي (TSMC) في تايوان أن الفحم يمكن أن يلعب دورًا حيويًا في تطوير أجهزة الإلكترونيات من الجيل القادم. من خلال تحويل الفحم إلى مواد عالية التكنولوجيا ذات سُمك يبلغ عدة ذرات فقط ، يمكن إنشاء بعض الأجهزة الإلكترونية الأصغر حجمًا والأكثر كفاءة مع أداء متفوق.
ينطوي العملية على تحويل شار الفحم إلى قرص كربون نانومتري يُعرف بـ “نقاط الكربون”. يمكن بعد ذلك توصيل هذه النقاط الكربونية لتشكيل غشاء رفيع الذرات يستخدم في المفاتيح ثنائية الأبعاد وأجهزة التخزين المتعدد الحالة ، وهما عنصران حاسمان في الإلكترونيات المتقدمة. تم نشر نتائج هذا البحث في مجلة هندسة الاتصالات.
في حين أن السعي وراء الأجهزة الأصغر والأسرع والأكثر كفاءة مستمر ، فإن تطوير أجهزة تستخدم موادًا تتألف من ذرة واحدة أو ذرتين يمثل الهدف النهائي. عن طريق استخدام طبقات رقيقة ذرية السمك مشتقة من الفحم ، اكتشف الباحثون حلاً واعدًا. تعمل هذه الطبقات الكربونية كعوازل فعّالة ويمكن دمجها مع نصف المعادن مثل الغرافين أو الشبه موصلات مثل ثنائي كبريتيد الموليبدينوم لتحقيق سرعات تشغيل أعلى واستهلاك للطاقة أقل.
تتميز الطبقات الكربونية المشتقة من الفحم بمزايا متميزة عن المواد الرقيقة ذات الذرات الأخرى حيث تفتقد الحدود بين المناطق البلورية المختلفة التي تسبب تسرب الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تحتوي على حلقات بحجم ذري تحصر الموصلات الموصلة في الذاكرة ، مما يؤدي إلى تحسين تخزين البيانات وموثوقية الأجهزة.
على الرغم من تطوير أجهزة تجريبية ، فإن الخطوة التالية هي إظهار قدرة توسيع تصنيع هذه الأجهزة ثنائية الأبعاد على نطاق أكبر. تعترف صناعة الشرائح النصفية ، والتي تتجلى في اهتمام الشركاء مثل TSMC ، بإمكانية هذه الأجهزة وتنتظر المزيد من التطورات.
في الختام ، يوفر استخدام الفحم في إنتاج المواد ذات التكنولوجيا العالية للإلكترونيات من الجيل القادم طريقًا واعدًا لإعادة اختراع الفحم اقتصاديًا مع التصدي للمخاوف البيئية. من خلال استعادة استخدام هذ المصدر الوفير يمكن للفحم أن يلعب دورًا كبيرًا في تقدم صناعة الإلكترونيات نحو أجهزة أصغر وأسرع وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.
The source of the article is from the blog macholevante.com