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पेंट जैसा प्लास्टिक इलेक्ट्रॉनिक्स: उच्च प्रदर्शन के लिये पॉलिमर संरेखन

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एन आर्बर: सेमिकन्डक्टिगं पॉलिमर एक अनियंत्रित गुच्छा हैं, लेकिन यूनिवर्सिटी ऑफ मिशिगन के इंजीनियरों ने उन्हें लाइन में लाने के लिये एक नया तरीका विकसित किया है जिससे सस्ता, पर्यावरण के अनुकूल, पेंट जैसा प्लास्टिक इलेक्ट्रॉनिक्स बनाया जा सकेगा।

"यह पहली बार हैं कि एक पतली परत जो उच्च प्रदर्शन, मुद्रणनीय, अौर प्लास्टिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए गठबंधन है" जिनसागं किम ने कहा जो यूनिवर्सिटी ऑफ मिशिगन सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर अौर नेचर मटिरीअल में प्रकाशित अनुसंघान के शोधकर्ता भी हैं।

अर्धचालक का उपयोग कंप्यूटर प्रोसेसर, सौर कोशिकाओं और एलईडी प्रदर्श पट्टिकाअों में होता है, लेकिन वे महंगे हैं। सिलिकॉन जैसे अकार्बनिक अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रसंस्करण के लिए २००० डिग्री फेरनहाइट से अधिक तापमान और महंगे वैक्यूम सिस्टम की आवश्यकता होती है, लेकिन जैविक और प्लास्टिक अर्धचालकों को एक मूल प्रयोगशाला बेंच पर तैयार किया जा सकता है।

दिक्कत यह है कि प्रभारी वाहक, इलेक्ट्रॉनों की तरह, प्लास्टिक के माध्यम में आसानी से स्थानांतरित नहीं होते हैं जैसे कि वे अकार्बनिक अर्धचालक में करते हैं, किम ने कहा। इस का कारण यह हैं कि प्रत्येक अर्धचालक बहुलक कण एक छोटी तार की तरह है, और इन तारों को बेतरतीबी से व्यवस्थित किया गया हैं।

"बहुलक श्रृंखला प्रभारी गतिशील पॉलिमर के तुलना में काफी तेज है" किम ने कहा।

पॉलिमर के अच्छे चालन का लाभ लेने के अनुसंधान समूहों उन्हें प्रभार ले जाने वाली फ्रीवे बनाने की कोशिश कर रहे है, लेकिन यह नैनोस्कोपिक पास्ता को सीधा करने की तरह है।

किम के समूह ने स्मार्ट सेमिकन्डक्टिगं पॉलिमर बनाके समस्या का दरवाजा खटखटाया। वे एक तरल बहुलक समाधान चाहते थे जिसे वे एक सतह पर ब्रश करे, और अणु स्वतः स्ट्रोक की दिशा में एक दूसरे के साथ पंक्तिबद्ध हो जाये, अौर उच्च प्रदर्शन वाले पतली परत की एक सेमिकन्डक्टिगं झिल्ली बन जाये।

पहले, उन्होने पॉलिमर डिजाइन को चिकना बनाया - साधारण बहुलक फ्रिज में छोड़े गये नूडल्स की तरह चिपक जाते हैं, किम ने कहा। उनके टीम ने समाधान किया एक प्राकृतिक मोड़ वाले पॉलिमर को चुनकर। ब्रश स्ट्रोक के दौरान संरेखित करने के लिए, पॉलिमर में आकर्षन होना जरूरी है। यह फ्लैट सतहों पर होता हैं, तो उनकी टीम ने ऐसा बहुलक डिजाइन किया जो विलायक सूखने पर सुलझेगा।

असंरेखित पॉलिमर के टुकड़े बनने से रोकने के लिये उन्होने तार जैसी बहुलक पक्षों मे लचीली बाहें जोड़ी। इन पॉलिमर बाँहों ने निकटम संपर्क तोडा अौर उनकी स्थूलता ने पॉलिमर को चीरने से रोका। इन गुणों वाले पॉलिमर तूलिका के आवेदन बल से एक दिशा में लाइन होगें।

"यह एक बड़ी सफलता है" किम ने कहा। "हमने पूरी तरह से निर्देशित संरेखण क्षमता के साथ पॉलिमर सेमिकन्डक्टिगं की आणविक डिजाइन सिद्धांत की स्थापना की है।"

और यह काम करता है। टीम ने ऐसे अणु बनाये अौर उनके प्रसार के लिए एक ऐसे उपकरण का निर्माण किया जो गिलास या लचीले प्लास्टिक फिल्म की सतहों पर अणु फैला दे। सिलिकॉन ब्लेड के बल से तरल बहुलक एक स्थिर गति से आगे बढ़ता है अौर अणुओं को संरेखित करने के लिए पर्याप्त हैं।

उसके बाद टीम ने सेमिकन्डक्टिगं झिल्ली से एक सरल ट्रांजिस्टर बनाया जो कंप्यूटर प्रोसेसर बनाने के काम अाता है। इस उपकरण में चार्ज वाहक सिलिकॉन ब्लेड के समानांतर दिशा में १००० गुना तेजी से संचालित होते हैं।

"हमने बहुलक में एक अच्छे आंतरिक प्रभारी वाहक गतिशीलता के साथ आणविक डिजाइन सिद्धांत का संयोजन किया। हमें विश्वास है कि इससे कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में एक बड़ा फर्क पड़ेगा," किम ने कहा।

"हम एक ऐसा बहुमुखी निर्माण विधि विकसित कर रहे हैं, जिससे विभिन्न लंबाई के (नैनोमीटर से लेकर मीटर तक) मुद्रणनीय प्लास्टिक इलेक्ट्रॉनिक्स का निर्माण हो सके।"

किम का मानना है कि यह तकनीक परमाणु पैमाने पर कलम की निभ या बडे पैमाने में एलईडी प्रदर्श पट्टिकाअों पर या सौर कोशिकाओं में प्रकाश को अवशोषित करने वाली कोटिंग्स के रूप में अच्छी तरह से काम करेंगे।

इस पेपर का शीर्षक है " प्लास्टिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए निर्देशित संरेखण क्षमता के साथ लयोट्रोपिक तरल क्रिस्टलीय संयुग्मित पॉलिमर के आणविक डिजाइन सिद्धांत।"

यह काम अमेरिका के ऊर्जा विभाग द्वारा निधिबद्ध है। पेपर के दो लेखकों को आंशिक रूप से राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन और राष्ट्रीय कोरिया रिसर्च फाउंडेशन के डबल्यू सी यू कार्यक्रम द्वारा समर्थन मिला। विश्वविद्यालय बौद्धिक संपदा के लिए पेटेंट संरक्षण कर रहा है और प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण के लिए भागीदार खोज रहा हैं।

जिनसागं किम का समूह: www.mse.engin.umich.edu/people/ jinsang

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