پژوهشگران دانشگاه فودان چین از توسعه نوعی تراشه فیبری فوقانعطافپذیر خبر دادهاند که به نازکی یک تار موی انسان است و در عین حال توان پردازشی واقعی دارد؛ تراشهای که میتواند خم شود، کش بیاید، پیچ بخورد و حتی عبور یک کامیون ۱۵.۶ تنی را بدون آسیب تحمل کند. این دستاورد میتواند مسیر فناوریهای پوشیدنی، پزشکی پیشرفته و رابطهای مغز رایانه را متحول کند.
به گزارش interestingengineering، تراشههای نیمههادی سنتی معمولا تخت، سخت و مبتنی بر ویفرهای سیلیکونی هستند؛ ساختاری که آنها را در برابر خمشدن و پیچخوردگی بسیار آسیبپذیر میکند و کاشت در بافت زنده یا استفاده در منسوجات را عملا غیرممکن میسازد. همین محدودیتها تاکنون کاربرد این تراشهها را در حوزههایی مانند لباسهای هوشمند و ایمپلنتهای پزشکی بهشدت کاهش داده بود.
الهام از سوشی برای ساخت تراشه
تیم تحقیقاتی فودان برای حل این چالش رویکردی متفاوت را برگزید. آنها بهجای ساخت الکترونیک روی یک فیبر کار را با یک ورقه پلیمری کشسان و تخت آغاز کردند؛ روشی که به گفته خودشان از شیوه پیچیدن رولهای سوشی الهام گرفته شده است.
این ورقه تا حدی صیقل داده شد که زبری سطح آن به کمتر از یک نانومتر برسد سپس با استفاده از فرآیندهای متداول صنعت نیمههادی از جمله لیتوگرافی، اجزای واقعی یک تراشه شامل ترانزیستورها، مقاومتها و خازنها روی آن ساخته شد. برای افزایش دوام تراشه با یک لایه پلیمری محافظ پوشانده شد تا در برابر مواد شیمیایی و تنشهای مکانیکی مقاوم باشد.
در مرحله بعد این ورقه همانند یک رول سوشی بهصورت مارپیچی پیچیده شد و در نهایت به شکل یک فیبر الکترونیکی مهر و مومشده درآمد؛ بهگونهای که تمام مدارها درون آن محافظت میشوند.
قدرت پردازشی در قالب یک نخ
بر اساس نتایج آزمایشها این فیبر الکترونیکی حدود ۱۰۰ هزار ترانزیستور در هر سانتیمتر دارد. به بیان دیگر یک متر از این فیبر از نظر توان پردازشی تقریبا معادل یک پردازنده قدیمی رایانه (CPU) است. این تراشه قادر به پردازش سیگنالهای دیجیتال و آنالوگ بوده و حتی میتواند وظایف سادهای مانند تشخیص تصویر به سبک شبکههای عصبی را انجام دهد.
از نظر استحکام نیز نتایج چشمگیر است. این فیبر بیش از ۱۰ هزار بار خمشدن و سایش را تحمل میکند تا بیش از ۳۰ درصد کش میآید، تا ۱۸۰ درجه پیچ میخورد، در برابر شستوشو مقاوم است و دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد را تاب میآورد. مهمتر از همه آزمایشها نشان دادهاند که عبور یک کامیون ۱۵.۶ تنی نیز آسیبی به آن وارد نمیکند.
پژوهشگران معتقدند این فناوری میتواند راه را برای نسل جدیدی از پوشیدنیهای هوشمند باز کند که بدون نیاز به ماژولهای حجیم پردازش اطلاعات را بهصورت محلی انجام میدهند. از دیگر کاربردهای بالقوه میتوان به واقعیت مجازی جراحی از راه دور و دستکشهایی اشاره کرد که قادر به احساس بافت و سختی اجسام هستند؛ قابلیتی که میتواند حس لامسه را به جراحان یا گیمرها منتقل کند.
پنگ هویشنگ یکی از اعضای تیم تحقیقاتی توضیح داد: در حوزه پزشکی نیز این فناوری اهمیت ویژهای دارد. بدن انسان از بافتهای نرم تشکیل شده است و حوزههای نوظهوری مانند رابطهای آینده مغز رایانه به سامانههای الکترونیکی نیاز دارند که با این نرمی سازگار باشند.
پژوهشگران در مقاله خود تاکید کردهاند: این سامانه فیبری کاملا انعطافپذیر مسیر را برای الگوهای تعاملی موردنیاز در کاربردهای پیشرفتهای مانند رابطهای مغز رایانه منسوجات هوشمند و پوشیدنیهای واقعیت مجازی هموار میکند.
نتایج کامل این پژوهش در نشریه علمی Nature منتشر شده است.
انتهای پیام/