නූතන ලෝකයේ අපට හමු වන සෑම දෙයක්ම පාහේ ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ මත රඳා පවතී. යාන්ත්රික වැඩ සඳහා විදුලිය භාවිතා කරන්නේ කෙසේදැයි අපි මුලින්ම සොයා ගත් දා සිට, අපගේ ජීවිත තාක්ෂණිකව වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා අපි විශාල හා කුඩා උපාංග නිර්මාණය කර ඇත්තෙමු. විදුලි ආලෝකයේ සිට ස්මාර්ට්ෆෝන් දක්වා සෑම උපාංගයක්ම අපි සංවර්ධනය කිරීම සමන්විත වන්නේ විවිධ වින්යාසයන්හි එකට එකතු කර ඇති සරල සංරචක කිහිපයකින් පමණි. ඇත්ත වශයෙන්ම, ශතවර්ෂයකට වැඩි කාලයක් තිස්සේ අපි විශ්වාසය තබා ඇත්තේ:
අපගේ නවීන ඉලෙක්ට්රොනික විප්ලවය මෙම කොටස් හතර මත රඳා පවතී, ඊට අමතරව - පසුව - ට්රාන්සිස්ටර, අද අප භාවිතා කරන සෑම දෙයක්ම පාහේ අපට ගෙන ඒමට. අපි ඉලෙක්ට්රොනික උපාංග කුඩා කිරීමට තරඟ කරන විට, අපගේ ජීවිතයේ සහ යථාර්ථයේ වැඩි වැඩියෙන් අංශ නිරීක්ෂණය කරමින්, වැඩි දත්ත සම්ප්රේෂණය කරන්න. අඩු බලය, සහ අපගේ උපාංග එකිනෙක සම්බන්ධ කිරීම, අපි ඉක්මනින් මෙම සම්භාව්ය සීමාවන් හරහා පැමිණේ. තාක්ෂණය. නමුත්, 2000 දශකයේ මුල් භාගයේදී, දියුණුව පහක් එකට එකතු වූ අතර, ඒවා අපගේ නවීන ලෝකය පරිවර්තනය කිරීමට පටන් ගෙන ඇත. ඒ සියල්ල සිදු වූ ආකාරය මෙන්න.
1.) ග්රැෆීන් සංවර්ධනය.ස්වභාවධර්මයේ ඇති හෝ විද්යාගාරයේ නිර්මාණය කරන ලද සියලුම ද්රව්ය අතුරින් දියමන්ති තවදුරටත් අමාරුම ද්රව්ය නොවේ.දැඩි හයක් ඇත, අමාරුම ග්රැෆීන් වේ. 2004 දී ග්රැෆීන්, පරමාණු ඝන කාබන් පත්රයක් ෂඩාස්රාකාර ස්ඵටික රටාවකට අගුලු දමා, අහම්බෙන් රසායනාගාරයේ හුදකලා විය.මෙම දියුණුව වසර හයකට පසුව, එහි සොයාගැනීම්කරුවන් වූ Andrei Heim සහ Kostya Novoselov භෞතික විද්යාව සඳහා නොබෙල් ත්යාගය පිරිනමන ලදී.එය මෙතෙක් නිපදවා ඇති දුෂ්කරම ද්රව්යය පමණක් නොව, ඇදහිය නොහැකි තරම් ඔරොත්තු දෙන ද්රව්යය ද වේ. භෞතික, රසායනික සහ තාප ආතතිය, නමුත් එය ඇත්ත වශයෙන්ම පරමාණුවල පරිපූර්ණ දැලිසකි.
ග්රැපීන්හි සිත් ඇදගන්නාසුළු සන්නායක ගුණ ද ඇත, එනම් ට්රාන්සිස්ටර ඇතුළු ඉලෙක්ට්රොනික උපාංග සිලිකන් වෙනුවට ග්රැෆීන් වලින් සෑදිය හැකි නම්, ඒවා අද අප සතුව ඇති ඕනෑම දෙයකට වඩා කුඩා හා වේගවත් විය හැකිය. ග්රැෆීන් ප්ලාස්ටික් බවට මිශ්ර කළහොත් එය බවට පත් කළ හැකිය. තාපය-ප්රතිරෝධී, ශක්තිමත් ද්රව්යයක් ද විදුලිය සන්නයනය කරයි. ඊට අමතරව, ග්රැෆීන් ආලෝකයට 98% ක් පමණ පාරදෘශ්ය වේ, එයින් අදහස් වන්නේ එය විනිවිද පෙනෙන ස්පර්ශ තිර, ආලෝක විමෝචක පැනල සහ සූර්ය කෝෂ සඳහා පවා විප්ලවීය වන බවයි. නොබෙල් පදනම එය වසර 11 ක් දක්වා ඇති පරිදි මීට පෙර, "සමහර විට අපි අනාගතයේ දී පරිගණක වඩාත් කාර්යක්ෂම වීමට තුඩු දෙන ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණවල තවත් කුඩාකරණයක් අද්දර සිටිමු."
2.) මතුපිට සවි කිරීමේ ප්රතිරෝධක.මෙය පැරණිතම “නව” තාක්ෂණය වන අතර පරිගණකයක් හෝ ජංගම දුරකථනයක් විච්ඡේදනය කර ඇති ඕනෑම කෙනෙකුට එය හුරුපුරුදුය. මතුපිට සවි කිරීමේ ප්රතිරෝධය යනු සාමාන්යයෙන් පිඟන් මැටිවලින් සාදා ඇති, දෙකෙහිම සන්නායක දාර සහිත කුඩා සෘජුකෝණාස්රාකාර වස්තුවකි. අවසන් වේ. වැඩි බලයක් හෝ තාපයක් විසුරුවා හැරීමකින් තොරව ධාරා ප්රවාහයට ප්රතිරෝධය දක්වන පිඟන් මැටි සංවර්ධනය, පෙර භාවිතා කරන ලද පැරණි සම්ප්රදායික ප්රතිරෝධකවලට වඩා උසස් ප්රතිරෝධක නිර්මාණය කිරීමට හැකි වී ඇත: අක්ෂීය ඊයම් ප්රතිරෝධක.
මෙම ගුණාංග නවීන ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණවල, විශේෂයෙන්ම අඩු බල සහ ජංගම උපාංගවල භාවිතයට සුදුසු වේ. ඔබට ප්රතිරෝධකයක් අවශ්ය නම්, ඔබට ප්රතිරෝධක සඳහා අවශ්ය ප්රමාණය අඩු කිරීමට හෝ වැඩි කිරීමට මෙම SMD (මතුපිට සවිකරන උපාංග) එකක් භාවිතා කළ හැක. එකම ප්රමාණයේ සීමාවන් තුළ ඔබට ඒවාට යෙදිය හැකි බලය.
3.) Supercapacitors.Capacitors යනු පැරණිතම ඉලෙක්ට්රොනික තාක්ෂණයන්ගෙන් එකකි.ඒවා සන්නායක පෘෂ්ඨ දෙකක් (තහඩු, සිලින්ඩර්, ගෝලාකාර කවච ආදිය) එකිනෙකින් කුඩා දුරකින් වෙන් කර ඇති සරල සැකසුම මත පදනම් වේ. පෘෂ්ඨවලට සමාන හා ප්රතිවිරුද්ධ ආරෝපණ පවත්වා ගැනීමට හැකි වේ. ඔබ ධාරිත්රකය හරහා ධාරාවක් යැවීමට උත්සාහ කරන විට එය ආරෝපණය වන අතර ඔබ ධාරාව ක්රියා විරහිත කළ විට හෝ තහඩු දෙක සම්බන්ධ කරන විට ධාරිත්රකය විසර්ජනය වේ. ධාරිත්රකවල බලශක්ති ගබඩා කිරීම ඇතුළුව පුළුල් පරාසයක යෙදීම් ඇත. මුදා හරින ලද ශක්තියේ වේගවත් පිපිරීමක් සහ piezoelectric ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ, උපාංග පීඩනයේ වෙනස්වීම් විද්යුත් සංඥා ජනනය කරයි.
ඇත්ත වශයෙන්ම, ඉතා කුඩා පරිමාණයෙන් කුඩා දුරින් වෙන් කරන ලද බහු තහඩු සෑදීම අභියෝගාත්මක පමණක් නොව මූලික වශයෙන් සීමිතය. ද්රව්යවල මෑත දියුණුව - විශේෂයෙන් කැල්සියම් තඹ ටයිටනේට් (CCTO) - කුඩා අවකාශයන් තුළ විශාල ආරෝපණ ගබඩා කළ හැකිය: සුපිරි ධාරිත්රක. මෙම කුඩා උපාංග දිරාපත් වීමට පෙර කිහිප වතාවක් ආරෝපණය කර විසර්ජනය කළ හැක; ආරෝපණය සහ වේගයෙන් විසර්ජනය කිරීම; පැරණි ධාරිත්රකවල ඒකක පරිමාවකට මෙන් 100 ගුණයක ශක්තියක් ගබඩා කරයි. ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ කුඩා කිරීම සම්බන්ධයෙන් ඒවා ක්රීඩාව වෙනස් කරන තාක්ෂණයකි.
4.) Super inductors. "Big Three" හි අවසාන ප්රේරකය ලෙස, සුපිරි ප්රේරකය යනු 2018 දක්වා නිකුත් වන නවතම ක්රීඩකයා වේ. ප්රේරකයක් යනු මූලික වශයෙන් චුම්භක කළ හැකි හරයක් සමඟ භාවිතා කරන ධාරාවක් සහිත දඟරයකි. ප්රේරක ඒවායේ අභ්යන්තර චුම්බකයේ වෙනස්කම් වලට විරුද්ධ වේ. ක්ෂේත්රය, එනම් ඔබ එය හරහා ධාරාව ගලා යාමට ඉඩ දීමට උත්සාහ කළහොත්, එය ටික වේලාවක් ප්රතිරෝධය දක්වයි, පසුව එය හරහා ධාරාව නිදහසේ ගලා යාමට ඉඩ සලසයි, සහ අවසානයේ ඔබ ධාරාව ක්රියා විරහිත කළ විට නැවත වෙනස්කම් වලට ප්රතිරෝධය දක්වයි. ප්රතිරෝධක සහ ධාරිත්රක සමඟ, ඒවා සියලුම පරිපථවල මූලික මූලද්රව්ය තුනක්. නමුත් නැවතත්, ඒවාට කුඩා විය හැකි සීමාවක් තිබේ.
ගැටළුව වන්නේ ප්රේරකයේ ප්රේරකයේ පෘෂ්ඨ ප්රදේශය මත ප්රේරක අගය රඳා පවතින අතර එය කුඩා කිරීම සම්බන්ධයෙන් සිහින ඝාතකයකි. නමුත් සම්භාව්ය චුම්භක ප්රේරණයට අමතරව චාලක ශක්ති ප්රේරණය යන සංකල්පය ද ඇත: අවස්ථිති ධාරා ගෙන යන අංශු විසින්ම ඒවායේ චලිතයේ වෙනස්වීම් වලක්වයි. රේඛාවක කුහුඹුවන් තම වේගය වෙනස් කිරීම සඳහා එකිනෙකාට "කතා" කළ යුතු සේම, ඉලෙක්ට්රෝන වැනි මෙම ධාරා ගෙන යන අංශු ද වේගය වැඩි කිරීමට එකිනෙක මත බලයක් යෙදිය යුතුය. හෝ මන්දගාමී වේ. වෙනස් වීමට ඇති මෙම ප්රතිරෝධය චලනය පිළිබඳ හැඟීමක් ඇති කරයි. Kaustav Banerjee ගේ නැනෝ ඉලෙක්ට්රොනික්ස් පර්යේෂණ රසායනාගාරයේ නායකත්වය යටතේ, ග්රැෆීන් තාක්ෂණය භාවිතයෙන් චාලක බලශක්ති ප්රේරකයක් දැන් නිපදවා ඇත: මෙතෙක් වාර්තා වී ඇති ඉහළම ප්රේරක ඝනත්ව ද්රව්යය.
5.) ග්රැෆීන් ඕනෑම උපාංගයකට දමන්න.දැන් අපි කොටස් ගනිමු.අපට ග්රැෆීන් තිබේ.අපට ප්රතිරෝධක, ධාරිත්රක සහ ප්රේරකවල “සුපිරි” අනුවාද ඇත - කුඩා, ශක්තිමත්, විශ්වාසදායක සහ කාර්යක්ෂම. ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණවල අති කුඩාකරණ විප්ලවයේ අවසාන බාධකය , අවම වශයෙන් න්යායාත්මකව, ඕනෑම උපාංගයක් (ඕනෑම ද්රව්යයකින් පාහේ සාදන ලද) ඉලෙක්ට්රොනික උපාංගයක් බවට පත් කිරීමේ හැකියාව වේ. මෙය කළ හැකි කිරීම සඳහා, අපට අවශ්ය වන්නේ ග්රැෆීන් මත පදනම් වූ ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ අපට අවශ්ය ඕනෑම ආකාරයක ද්රව්යයකට කාවැද්දීමේ හැකියාවයි. නම්යශීලී ද්රව්ය ඇතුළුව.මිනිසුන්ට හානිකර නොවන අතරම ග්රැෆීන් හොඳ ද්රවශීලතාවය, නම්යශීලී බව, ශක්තිය සහ සන්නායකතාවය ඇති බැවින් එය මේ සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ.
පසුගිය වසර කිහිපය තුළ, ග්රැෆීන් සහ ග්රැෆීන් උපාංග නිපදවා ඇත්තේ තරමක් දැඩි ක්රියාවලි කිහිපයකින් පමණක් සාක්ෂාත් කර ගත් ආකාරයටය. ඔබට සාමාන්ය පැරණි මිනිරන් ඔක්සිකරණය කර, ජලයේ දියකර, රසායනික වාෂ්ප මගින් ග්රැෆීන් සෑදිය හැක. තැන්පත් වීම.කෙසේ වෙතත්, මේ ආකාරයෙන් ග්රැෆීන් තැන්පත් කළ හැක්කේ උපස්ථර කිහිපයක් මත පමණි. ඔබට ග්රැෆීන් ඔක්සයිඩ් රසායනිකව අඩු කළ හැක, නමුත් එසේ කළහොත් ඔබට අවසන් වන්නේ දුර්වල තත්ත්වයේ ග්රැෆීන් ය. ඔබට යාන්ත්රික පිටකිරීමෙන් ග්රැෆීන් නිපදවිය හැක. , නමුත් මෙය ඔබ නිෂ්පාදනය කරන ග්රැෆීන් වල ප්රමාණය හෝ ඝනකම පාලනය කිරීමට ඉඩ නොදේ.
ලේසර් කැටයම් කරන ලද ග්රැෆීන් වල දියුණුව ඇති වන්නේ මෙහිදීය.මෙය සාක්ෂාත් කර ගැනීමට ප්රධාන ක්රම දෙකක් තිබේ.එකක් ග්රැෆීන් ඔක්සයිඩ් වලින් ආරම්භ කිරීමයි.එනම් පෙර පරිදිම: ඔබ මිනිරන් ගෙන එය ඔක්සිකරණය කරයි, නමුත් රසායනිකව අඩු කරනවා වෙනුවට ඔබ එය අඩු කරයි. ලේසර් සමඟ.රසායනිකව අඩු කරන ලද ග්රැෆීන් ඔක්සයිඩ් මෙන් නොව, එය සුපිරි ධාරිත්රක, ඉලෙක්ට්රොනික පරිපථ සහ මතක කාඩ්පත් ආදියෙහි භාවිතා කළ හැකි උසස් තත්ත්වයේ නිෂ්පාදනයකි.
ඔබට පොලිමයිඩ්, ඉහළ-උෂ්ණත්ව ප්ලාස්ටික් සහ මෝස්තර ග්රැෆීන් භාවිතා කළ හැක. විභව යෙදුම් ටොන් ගණනක්, මන්ද ඔබට එය මත ග්රැෆීන් පරිපථ කැටයම් කළ හැකි නම්, ඔබට මූලික වශයෙන් ඕනෑම පොලිමයිඩ් හැඩයක් පැළඳිය හැකි ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ බවට පත් කළ හැකිය. මේවාට කිහිපයක් නම් කිරීමට ඇතුළත් වන්නේ:
නමුත් ලේසර් කැටයම් කරන ලද ග්රැෆීන්හි නව සොයාගැනීම් මතුවීම, නැගීම සහ සර්වප්රකාරව පැවතීම, සමහර විට වඩාත් උද්වේගකරයි - දැනට කළ හැකි දේවල ක්ෂිතිජය මත පවතී. ලේසර් කැටයම් කළ ග්රැෆීන් සමඟින්, ඔබට ශක්තිය අස්වැන්න හා ගබඩා කළ හැකිය: බලශක්ති පාලන උපකරණයකි. .තාක්ෂණය ඉදිරියට යාමට අපොහොසත් වීම පිලිබඳ ඉතාමත්ම උදාසීන උදාහරණ වලින් එකක් වන්නේ බැටරිය.අද, ශතවර්ෂ ගණනාවක් පැරණි තාක්ෂණයක් වන විද්යුත් ශක්තිය ගබඩා කිරීම සඳහා අපි වියළි සෛල රසායන විද්යාව භාවිතා කරමු. සින්ක් වායු බැටරි සහ ඝණ තත්වය වැනි නව ගබඩා උපාංගවල මූලාකෘති නම්යශීලී විද්යුත් රසායනික ධාරිත්රක, නිර්මාණය කර ඇත.
ලේසර් කැටයම් කළ ග්රැෆීන් සමඟින්, අපට ශක්තිය ගබඩා කරන ආකාරය විප්ලවීය වෙනසක් කිරීමට පමණක් නොව, යාන්ත්රික ශක්තිය විදුලිය බවට පරිවර්තනය කරන පැළඳිය හැකි උපාංග ද නිර්මාණය කළ හැකිය: ට්රයිබෝ ඉලෙක්ට්රික් නැනෝ උත්පාදක. අපට සූර්ය ශක්තියේ විප්ලවීය වෙනසක් කිරීමට හැකියාව ඇති විශිෂ්ට කාබනික ප්රකාශ වෝල්ටීයතා නිර්මාණය කළ හැකිය. නම්යශීලී ජෛව ඉන්ධන සෛල සෑදිය හැකිය; ශක්යතාවයන් අති විශාලය. බලශක්ති රැස්කිරීමේ සහ ගබඩා කිරීමේ මායිම්වල විප්ලවයන් සියල්ලම කෙටි කාලීනව සිදුවේ.
තවද, ලේසර් කැටයම් කරන ලද ග්රැෆීන් පෙර නොවූ විරූ සංවේදක යුගයක් ඇති කළ යුතුය. භෞතික විද්යාත්මක වෙනස්කම් (උෂ්ණත්වය හෝ වික්රියාව වැනි) ප්රතිරෝධය සහ සම්බාධනය වැනි විද්යුත් ගුණාංගවල වෙනස්කම් ඇති කරන බැවින් (ධාරිත්රකයේ සහ ප්රේරණයේ දායකත්වය ද එයට ඇතුළත් වන බැවින් මෙයට භෞතික සංවේදක ඇතුළත් වේ. ).එසේම වායු ගුණ සහ ආර්ද්රතාවයේ වෙනස්වීම් හඳුනා ගන්නා උපාංග සහ - මිනිස් සිරුරට යොදන විට - කෙනෙකුගේ අත්යවශ්ය සංඥා වල භෞතික වෙනස්කම් ද ඇතුළත් වේ. උදාහරණයක් ලෙස, Star Trek-ආනුභාව ලත් ට්රයිකෝඩරයක් පිළිබඳ අදහස ඉක්මනින් යල්පැන යා හැක. අපගේ ශරීරයේ සිදුවන ඕනෑම කනස්සල්ලට පත්වන වෙනස්කම් පිළිබඳව ක්ෂණිකව අපව දැනුවත් කරන අත්යවශ්ය සලකුණු අධීක්ෂණ පැච් එකක් අමුණන්න.
මෙම චින්තන රේඛාව සම්පූර්ණයෙන්ම නව ක්ෂේත්රයක් විවෘත කළ හැකිය: ලේසර් කැටයම් කළ ග්රැෆීන් තාක්ෂණය මත පදනම් වූ ජෛව සංවේදක. ලේසර් කැටයම් කරන ලද ග්රැෆීන් මත පදනම් වූ කෘතිම උගුරක් උගුරේ කම්පන නිරීක්ෂණය කිරීමට, කැස්ස, ඝෝෂා කිරීම, කෑගැසීම, ගිලීම සහ හිස සැලීම අතර සංඥා වෙනස්කම් හඳුනා ගැනීමට උපකාරී වේ. චලනයන්. ඔබට නිශ්චිත අණු ඉලක්ක කළ හැකි, විවිධ පැළඳිය හැකි ජෛව සංවේදක සැලසුම් කළ හැකි, හෝ විවිධ ටෙලිමෙඩිසින් යෙදුම් සක්රීය කිරීමට උදවු කළ හැකි කෘතිම ජෛව ප්රතිග්රාහකයක් නිර්මාණය කිරීමට අවශ්ය නම් ලේසර් කැටයම් කළ ග්රැෆීන් ද විශාල විභවයක් දරයි.
අවම වශයෙන් චේතනාන්විතව ග්රැෆීන් පත්ර නිපදවීමේ ක්රමයක් ප්රථම වරට වර්ධනය වූයේ 2004 වන තෙක් නොවේ. එතැන් සිට වසර 17ක් තුළ සමාන්තර ප්රගමන මාලාවක් අවසානයේ මිනිසුන් ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ සමඟ අන්තර් ක්රියා කරන ආකාරය විප්ලවීය කිරීමේ හැකියාව ඉදිරියට ගෙන ආවේය. ග්රැෆීන් මත පදනම් වූ උපාංග නිෂ්පාදනය කිරීමේ සහ නිෂ්පාදනය කිරීමේ දැනට පවතින සියලුම ක්රම හා සසඳන විට, ලේසර් කැටයම් කළ ග්රැෆීන් සමේ ඉලෙක්ට්රොනික වෙනස් කිරීම් ඇතුළු විවිධ යෙදුම්වල සරල, මහා පරිමාණයෙන් නිපදවිය හැකි, උසස් තත්ත්වයේ සහ මිල අඩු ග්රැෆීන් රටා සක්රීය කරයි.
නුදුරු අනාගතයේ දී, බලශක්ති පාලනය, බලශක්ති අස්වනු නෙලීම සහ බලශක්ති ගබඩා කිරීම ඇතුළු බලශක්ති අංශයේ දියුණුවක් අපේක්ෂා කිරීම සාධාරණ ය. එසේම නුදුරු කාලීනව භෞතික සංවේදක, ගෑස් සංවේදක සහ ජෛව සංවේදක ඇතුළු සංවේදකවල දියුණුව ද වේ. විශාලතම විප්ලවය පැමිණෙන්නේ පැළඳිය හැකි උපාංගවලින්, රෝග විනිශ්චය ටෙලිමෙඩිසින් යෙදුම් සඳහා උපාංග ඇතුළුව. බොහෝ අභියෝග සහ බාධක ඉතිරිව පවතින බව සහතිකයි. නමුත් මෙම බාධක සඳහා විප්ලවීය වැඩිදියුණු කිරීම්වලට වඩා වර්ධක අවශ්ය වේ. සම්බන්ධිත උපාංග සහ දේවල් අන්තර්ජාලය දිගටම වර්ධනය වන බැවින්, අවශ්යතාවය අල්ට්රා-ස්මාල් ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ වෙන කවරදාටත් වඩා විශාලය. ග්රැෆීන් තාක්ෂණයේ නවතම දියුණුවත් සමඟ අනාගතය දැනටමත් බොහෝ ආකාරවලින් මෙහි පැමිණ ඇත.
පසු කාලය: ජනවාරි-21-2022