خب بذار یه چیزی رو واست تعریف کنم که واقعاً هیجان‌انگیزه! یه تیم از محققای UCLA تو مرکز نانوسیستم‌های کالیفرنیا (CNSI) یه ماده نورده جذاب ساختن که هم منعطفه، هم مقاومه و هم درست کردنش ارزون درمیاد. حالا چرا این اینقدر مهمه؟ چون این ماده احتمالاً می‌تونه آینده پردازش با نور (یا همون فوتونیک) رو زیر و رو کنه!
اول بذار یه توضیح بدم: فوتونیک یعنی ساخت دستگاه‌ها و کامپیوترایی که به جای برق و الکترون، با نور (یعنی فوتون) کار می‌کنن. مثلاً فیبرنوری، لیزر، سلول خورشیدی یا حتی دوربین موبایل. نکته خفن ماجرا اینه که فوتون‌ها نه همدیگه رو میزنن، نه گرما تولید می‌کنن؛ در نتیجه سرعت می‌ره بالا و مصرف انرژی کم میشه.
حالا این تیم واسه ساخت این ماده شگفت‌انگیز، اومدن یک ماده دو بعدی خیلی نازک به اسم “مولیبدن دی‌سولفید” (MoS₂) رو با یه پلیمر کشسان به نام “نَفیون” لایه‌لایه روی هم چیدن. حالا اگه نمی‌دونی ماده دو بعدی چیه: یعنی ماده‌ای که فقط چند تا اتم ضخامت داره و به خاطر همین خواص عجیب غریب الکترونیکی و نوری داره.
خود MoS₂ قبلش خیلی برای دانشمندها جذاب بود چون می‌تونست با نور سر و کله بزنه (برخلاف گرافن که نور زیادی ساطع نمی‌کنه). اما مشکل اینجا بود که وقتی یک لایه‌اش رو ورمی‌داشتی، خیلی شکننده و کم‌نور میشد. عملاً واسه دستگاه واقعی به درد نمی‌خورد.
اینجاست که نَفیون گل کاشت! نفیون که معمولاً واسه پیل سوختی استفاده میشه (پیل سوختی یه نوع باتری فوق‌العاده است که با واکنش‌های شیمیایی برق تولید می‌کنه)، هم نرم و کشسانه، هم با یون‌ها ارتباط خوب داره، هم مقاومه. این پلیمر نه‌تنها از MoS₂ محافظت کرد، بلکه به شکلی جالب عیب‌های سطحش رو ترمیم کرد! عیب سطحی یعنی همون جاهایی که معمولاً الکترون‌ها گیر میفتن و نور رو از بین می‌برن.
محققای UCLA اومدن این دوتا رو لایه‌به‌لایه گذاشتن و به یه ممبران (یعنی ورق نازک) بزرگ رسیدن که هم قابل چاپه، هم پرنوره، هم میشه تا حد زیادی کشش داد بدون اینکه پاره شه یا خاصیتش رو از دست بده. به این میگن نوآوری واقعی!
جالب اینجاست که نَفیون باعث شد سطح MoS₂ خودش خودش رو ترمیم کنه و نور خروجی‌اش چندین برابر بشه. درواقع الان یه ماده هیبریدی (یعنی ترکیبی از دو جنس) داریم که هم محکم و مقاومه، هم فوتون (نور) رو کلی بازتاب میده.
این کشف برای چی مفیده؟ خب، همین الانش خیلی از تجهیزات با فوتونیک کار می‌کنن: لیزر، فیبر نوری، دوربین موبایل و… . اما تو محاسبات آینده مثلاً کامپیوترهایی که با نور کار کنن، سرعت فوق‌العاده بالاتر و مصرف برق خیلی کمتر دارن؛ مخصوصاً برای هوش مصنوعی یا پردازش دیتا که به برق زیادی نیاز داره.
در کوتاه‌مدت هم احتمال داره انواع صفحه‌نمایش‌های کشسان، لیزرهای انعطاف‌پذیر و نورده، یا مدارهایی که نور رو مستقیماً روی چیپ تولید می‌کنن با این تکنولوژی ساخته شن. در بلندمدت، اگه همین‌جوری پیش بره، حتی شاید کامپیوترهایی ببینیم که تقریباً همه کارهایشان رو با فوتون انجام میدن و از لحاظ سرعت و مصرف انرژی، سال‌ها جلوتر از الکترونیک باشن.
اگه دوست داشتی خود تحقیق رو هم بخونی، تو مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر شده.
خلاصه: محققای UCLA یه ماده جذاب، مقاوم و پرنور از ترکیب MoS₂ و نفیون ساختن که قیمتش ارزونه، مقاومتش بالاست و ممکنه آینده فوتونیک و محاسبات نوری رو متحول کنه. باید دید دانشمندا از این کشف چطوری تو گجت‌ها و کامپیوترهای بعدی استفاده می‌کنن!
منبع: +
