تلاش محقق دانشگاه آزاد اسلامی واحد ورامین- پیشوا که در مجله Nature به چاپ رسیدسوئیچ گرافنی، یک قطعه الکترونیکی است. قطعات الکترونیکی کاربردهای متفاوتی دارند که یکی از این کاربردها، سوئیچ کردن است که هم میتواند تقویتکننده باشد و هم کاربردهای متفاوت دیگری داشته باشد.
تولید نخستین سوئیچگرافنی
قطعات الکترونیکی جزء جداییناپذیر تجهیزات مختلف تاسیساتی در حوزههای گوناگون بوده و طبیعتا استفاده از امکانات جدید و بهروز دنیا علاوهبر اینکه میتواند بازدهی را بالاتر ببرد، در اتلاف انرژی و مقرونبهصرفه بودن قطعات و تجهیزات و دستگاهها هم میتواند موثر باشد.
زینب رمضانی در مقطع دکتری تخصصی رشته برق، گرایش الکترونیک تحصیل کرده و در حال حاضر عضو هیاتعلمی گروه مهندسی برق دانشگاه آزاد اسلامی واحد ورامین-پیشواست. او برای نخستینبار در دنیا موفق به ساخت سوئیچ گرافنی با محدوده کاربری تراهرتز شده که تاکنون نمونهای از آن در جهان ساخته نشده است. این مقاله که برای اولینبار در دنیا به ساخت چنین فناوریای میپردازد، از سوی یکی از معتبرترین مجلههای معتبر دنیا، Nature مورد تایید قرار گرفته و بخشی از آن در مجله NanoScale انتشار یافته است. از ویژگیهای مقالات و دستاوردهایی که امکان و فرصت انتشار در این مجله را پیدا میکنند، میتوان به خاص و تازه بودن آنها در دنیا اشاره کرد و این دستاورد به دلیل خاص بودنش، امکان انتشار در یکی از برترین مجلات علمی دنیا را پیدا کرده است.
سوئیچ گرافنی، یک قطعه الکترونیکی است. قطعات الکترونیکی کاربردهای متفاوتی دارند که یکی از این کاربردها، سوئیچ کردن است که هم میتواند تقویتکننده باشد و هم کاربردهای متفاوت دیگری داشته باشد. این قطعه طراحیشده، کاربرد سوئیچ را دارد اما این سوئیچ مزیتها و ویژگیهای متفاوتی نسبت به بقیه ساختارهای قطعات الکترونیک دارد.
رمضانی در گفتوگو با «فرهیختگان» به این نکته اشاره میکند که مواد مختلفی در ساخت و تولید این قطعات مورد استفاده قرار میگیرند. یکی از بهترین موادی که امروزه برای ساخت این قطعه سوئیچ به کار میرود، گرافن است که ویژگیهای خاص و منحصربهفردی دارد که آن را نسبت به دیگر مواد متمایز کرده است. گرافن ساختار فیزیکی خاصی دارد، مادهای فراوان است و به راحتی میتوان از آن استفاده کرد و هزینه بالایی برای داشتن آن نیاز نیست و این جزء یکی از مهمترین امتیازهایی بود که برای ساخت این سوئیچ به کار رفت؛ چراکه قرار بود از مادهای استفاده شود که به راحتی در دسترس باشد.
مزیت قطعه جدید
از ماده گرافن در این ساختار استفاده شده است. محرک اولیه این سوئیچ گرافنی، نور است که خود مزیت بزرگی برای این قطعه الکترونیک به شمار میرود و برای اولینبار به این طریق کار میکند. پیش از این، سوئیچها با دستگاههای متفاوتی کار میکردند که دارای ولتاژ ورودی بودند اما در حال حاضر، از طریق دریافت نور شروع به فعالیت میکنند. درواقع، در قطعات قبلی، از ولتاژ به جای نور برای فعال کردن قطعه استفاده میشد. اما با توجه به اینکه فناوریهای روز دنیا به سمت سبزشدن میروند و تلاش محققان بر این است قطعاتی تولید کنند که آلودگیهای کمتری به دنبال داشته باشند، تولید چنین قطعهای که تنها با نور فعال میشود، میتواند تا حد زیادی آلودگیهای ناشی از ولتاژ و برق را از بین ببرد.
رمضانی، مزیت دیگر سوئیچ گرافنی ساختهشده را محدوده فرکانسی بسیار بالا عنوان میکند و میگوید: «محدوده فرکانسی این سوئیچ در حد تراهرتز و بسیار بالاست. هیچکدام از ساختارهای فعلی در این محدوده کار نمیکردند و این اولین باری است که قطعهای الکترونیکی با این محدوده فرکانسی ساخته شده است. درواقع، این قطعه، سوئیچی است که از مادهای جدید ساخته شده، محدوده فرکانسی خاصی دارد و اولینباری است که در دنیا چنین سوئیچی ساخته شده است.» این محقق ایرانی میگوید این سوئیچ گرافنی در مدارهای مخابراتی، دستگاههای تصویربرداری و بهطورکلی هر دستگاهی که در محدوده فرکانسی بالا کار کند، کاربرد دارد. این سوئیچ گرافنی در مرحله ثبت اختراع جهانی بوده و مقدمات آن در حال انجام است. به گفته او، «ما از آمریکا برای ثبت این اختراع اقدام کردهایم و بعد از کسب امتیاز، وارد مرحله تجاریسازی میشود که مدت زمان تقریبی آن به داوریها بستگی دارد.»
مقرون به صرفه و در دسترس
رمضانی ادعا میکند که این قطعه جدید ساختهشده کاملا خاص است و نمیتوان آن را جایگزین قطعه دیگری در قطعات الکترونیک فعلی کرد. اما قطعاتی که پیش از این در دستگاههای بزرگ برای محدودههای مخابراتی و کارکردهای مخابراتی مورد استفاده قرار میگرفتند، با تولید این قطعات جدید، سوئیچهای گرافنی جایگزین آنها شده و با محدوده فرکانسی وسیعی که دارد، کاربردهای زیادی دارد.
با توجه به خروجیهای ساخت اولیه و اینکه این قطعه بهعنوان یک نمونه اولیه تولید شده است، میتوان گفت بهطور قطع جایگزین خوبی برای قطعات موجود خواهد شد و با توجه به ابعاد کوچک و توان مصرفی کمتری که دارد، مقرونبه صرفهتر خواهد بود و در تولید قطعات الکترونیک هزینهها را تا حد زیادی کاهش میدهد. ساخت این سوئیچ گرافنی بهطور کامل در آمریکا انجام شده است. از طرف دیگر، در داخل ایران تولید گرافن داریم اما میزان تولیدات آن محدود است و آزمایشگاههای خاصی کار تولید این ماده مهم را انجام میدهند. این عضو هیاتعلمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد ورامین - پیشوا در رشته برق و گرایش فیزیک الکترونیک با همکاری دو محقق آمریکایی در دانشگاه «رایس» آمریکا موفق به تولید نخستین سوئیچ گرافنی دنیا شدهاند که پروژهای مشترک محسوب میشود.
* نویسنده : ندا اظهری روزنامهنگار
مطالب پیشنهادی
.gif?v=0)
