Araştırma Parçaları: 11 Eylül

Araştırma Parçaları: 11 Eylül

Zaman Damgası: 11 Eylül 2023 3:01
Kaynak Düğüm: 2875339

Dijital ve analogun birleştirilmesi

École Polytechnique Fédérale de Lausanne'den (EPFL) araştırmacılar, 2D yarı iletkenlerin ferroelektrik malzemelerle entegre edilmesini öneriyor ortak dijital ve analog Enerji verimliliğini artırabilecek ve yeni işlevleri destekleyebilecek bilgi işleme.

Cihaz, anahtarlama sırasında daha az enerji tüketen 2D negatif kapasitanslı tungsten diselenid/kalay diselenid tüneli FET'i (TFET) ve aynı anda belleği sürekli olarak işleme ve depolama olanağı sağlayan ferroelektrik silikon katkılı hafniyum oksiti kullanır.

Araştırmacılar ayrıca nöromorfik hesaplama için biyolojik sinapslara benzer anahtarlar oluşturmayı da araştırdılar. "Araştırma, von Neumann mantık devreleri ve nöromorfik işlevselliklerin ilk kez eş-integrasyonunu işaret ediyor ve olağanüstü düşük güç tüketimi ve dijital bilgi işleme ile birleştirilmiş nöromorfik işlevler oluşturmanın şimdiye kadar keşfedilmemiş yetenekleri ile karakterize edilen yenilikçi bilgi işlem mimarilerinin yaratılmasına yönelik heyecan verici bir yol çiziyor. "dedi EPFL profesörü ve Nanolab başkanı Adrian Ionescu.

"Çabalarımız, önceki performans kriterlerini alt üst ederek elektronik alanında önemli bir ileriye doğru atılımı temsil ediyor ve negatif kapasitanslı tungsten diselenid/kalay diselenid TFET'in olağanüstü yetenekleri ve aynı teknoloji içinde sinaptik nöron fonksiyonu yaratma olasılığı ile örneklendiriliyor. "dedi EPFL profesörü ve Nanolab başkanı Adrian Ionescu.

Kamaei, S., Liu, X., Saeidi, A. ve diğerleri. Dik eğim mantığı ve nöromorfik cihazların entegrasyonu için iki boyutlu yarı iletkenlerin ferroelektrik geçişi. Nat Elektron (2023). https://doi.org/10.1038/s41928-023-01018-7

LED'ler için tükenmez kalem

St. Louis'deki Washington Üniversitesi'nden araştırmacılar şunları geliştirdi: mürekkepli kalemler Bireylerin LED'ler ve fotodedektörler gibi esnek, gerilebilir optoelektronik cihazları kağıt, tekstil, kauçuk, plastik ve 3 boyutlu nesneler gibi günlük malzemeler üzerine elle yazmasına olanak tanır.

WUSL elektrik ve sistem mühendisliği doçenti Chuan Wang, "Özel cihazların el yazısı ile yazılması, yazıcıdan sonraki açık bir sonraki adımdı" dedi. "Mürekkeplerimiz zaten vardı, bu yüzden zaten geliştirdiğimiz teknolojiyi alıp, ucuz ve herkes tarafından erişilebilir olabileceği normal tükenmez kalemlerde çalışacak şekilde değiştirmek doğal bir geçişti."

Ekip, iletken polimerlerden, metal nanotellerden ve perovskit malzemelerden yapılmış özel olarak tasarlanmış mürekkeplerle dolu bir tükenmez kalemin geniş bir yelpazede emisyon renkleri sağladığını söyledi. Çok renkli kalemler kullanmaya benzer şekilde, bu işlevsel mürekkeplerle katman katman yazı yazılarak, akıllı ambalaj gibi tek kullanımlık elektronikler ve biyomedikal sensörler gibi kişiselleştirilmiş giyilebilir ürünler de dahil olmak üzere çeşitli işlevsel cihazlar oluşturulabilir.

Junyi Zhao, basit bir tükenmez kalem kullanarak kağıda özel LED'ler yazmayı gösteriyor (solda). Aynı kalemler alüminyum folyo üzerine çok renkli desenler çizmek (sağ üstte) ve ışıklı eskizler oluşturmak (sağ altta) için de kullanılabiliyor. (Kaynak: Wang laboratuarı / St. Louis'deki Washington Üniversitesi)

Yazdırılabilir mürekkebin, günlük malzemeler üzerinde el yazısı için uygun olan standart bir tükenmez kaleme uyarlanması, ıslanabilirliği kontrol etmek ve yazılabilirliği geliştirmek için birkaç ince ayar gerektirdi. En önemlisi, mürekkebin kağıt ve tekstil dahil olmak üzere gözenekli ve lifli yüzeylere akıtmadan veya karıştırmadan uygulanabildiğinden emin olmaları gerekiyordu.

WUSL'de doktora adayı olan Junyi Zhao, "Yazıcıdan tükenmez kaleme çeviri basit görünebilir, ancak aslında sadece mürekkep yüklemekten biraz daha zordur" dedi. “Mürekkebimiz özel olarak formüle edildiğinden kalemler evrenseldir, yani neredeyse tüm yüzeylerde çalışacaklardır. Cihazın her bir katmanı, deformasyona dayanacak ve cihazın performansını etkilemeden bükülebilecek, gerilebilecek ve bükülebilecek şekilde doğası gereği elastik olacak şekilde tasarlanmıştır. Örneğin, bir eldivenin üzerine çizilen LED'ler, tekrarlanan yumruk kavrama ve bırakmadan kaynaklanan deformasyonları tolere edebilir ve lastik bir balonun üzerine çizilen LED'ler, tekrar tekrar şişirme-söndürme döngülerine dayanabilir."

Wang şunları ekledi: "Gerçekten heyecan duyduğumuz alanlardan biri de tıbbi uygulamalardır. Elle yazılan ışık yayıcılar ve dedektörler, nabız oksimetresini ölçmek veya yara iyileşmesini hızlandırmak için üzerlerine fotodetektörler ve kızılötesi LED'ler çizilebilen giyilebilir biyomedikal sensörler ve bandajlar oluşturmada hastaya özel daha fazla esneklik sağlıyor."

Zhao, J., Lo, LW., Yu, Z. ve diğerleri. Perovskit optoelektronik cihazların çeşitli yüzeyler üzerine el yazısı. Nat. Foton. (2023). https://doi.org/10.1038/s41566-023-01266-1

Akıllı kontakt lensler için pil

Nanyang Teknoloji Üniversitesi Singapur'dan araştırmacılar bir geliştirdi esnek pil Tuzlu su çözeltisine daldırıldığında elektrik depolayan ve potansiyel olarak akıllı kontakt lenslere güç sağlamak için kullanılabilen insan korneası kadar ince.

Pil biyouyumlu malzemelerden yapılmıştır ve kablo veya toksik ağır metal içermez. Pil, kendisini çevreleyen tuzlu su çözeltisindeki sodyum ve klorür iyonlarıyla reaksiyona giren glikoz bazlı bir kaplamaya sahipken, pilin içerdiği su, elektriğin üretilmesi için tel veya devre görevi görüyor.

Ekip, testlerde pilin 45 mikroamperlik bir akım ve maksimum 201 mikrowattlık bir güç üretebildiğini gösterdi; bu, akıllı bir kontakt lense güç sağlamak için yeterli olacaktır. 200 defaya kadar şarj ve deşarj edilebilir.

Ekip, pilin, kullanıcı uyurken şarj edilmek üzere yüksek miktarda glikoz, sodyum ve potasyum iyonları içeren bir çözelti içinde en az sekiz saat süreyle yerleştirileceğini öne sürüyor. Pil aynı zamanda daha düşük konsantrasyonda sodyum ve potasyum iyonları içerdiğinden insan gözyaşlarıyla da çalıştırılabilir. Mevcut pili simüle edilmiş bir yırtılma çözümüyle test eden araştırmacılar, kullanıldığı her on iki saatlik kullanım döngüsünde pilin ömrünün bir saat daha uzayacağını gösterdi.

"Kablosuz güç iletimi ve süper kapasitörler yüksek güç sağlasa da, lensteki sınırlı alan nedeniyle bunların entegrasyonu önemli bir zorluk teşkil ediyor. Pil ve biyoyakıt hücresinin tek bir bileşende birleştirilmesiyle pil, kablolu veya kablosuz bileşenler için ek alana ihtiyaç duymadan kendi kendini şarj edebilir. Ayrıca kontakt lensin dış kısmına yerleştirilen elektrotlar gözün görüşünün engellenememesini sağlıyor" dedi NTU'dan doktora öğrencisi Li Zongkang.

Araştırmacılar, pilin deşarj edebileceği elektrik akımı miktarını artırmak için daha fazla araştırma yapmayı planlıyor. Ayrıca teknolojiyi uygulamak için çeşitli kontakt lens şirketleriyle birlikte çalışacaklar.

Jeonghun Yun, Zongkang Li, Xinwen Miao, Xiaoya Li, Jae Yoon Lee, Wenting Zhao, Seok Woo Lee, Akıllı kontakt lensler için biyoyakıtla şarj edilen gözyaşı bazlı pil, Nano Energy, Cilt 110, 2023, 108344, ISSN 2211-2855 , https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108344

Zaman Damgası:

Den fazla Yarı Mühendislik