(مونتريال) يحاول باحثو مونتريال تقليل التكلفة البيئية للمكونات الإلكترونية ، وذلك بفضل حبر الحبار على وجه الخصوص. يمكن استخدام مواد صيد هذه الرخويات لطبع الميلانين ، الذي يستخدم كموصل كهربائي.
طور فريق كيبيك عملية لطباعة الميلانين المنقى من حبر الحبار. نشرت للتو مقالاً في المجلة العلمية الأمريكية Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
إن استخدام المواد الحيوية – التي تأتي من الكائنات الحية – في عالم الإلكترونيات يجعل من الممكن تصور نهاية مختلفة لعمر هذه الكائنات. يمكنهم بعد ذلك أن يأخذوا طريق السماد.
“عليك أن تكون حريصًا ، لأن هناك معايير لاحترام المواد القابلة للتحلل ، ولكن هناك فرصة جيدة لأن تكون قابلة للتحلل ، بل وحتى متوافقة حيوياً” ، يؤكد أحد مؤلفي المقال ، البروفيسور كلارا سانتاتو من قسم الفيزياء الهندسية في بوليتكنيك مونتريال.
في الواقع ، بالإضافة إلى استخدام المواد ذات المصادر الحيوية ، يريد البروفيسور سانتاتو أن يسلط الضوء على أنه من الممكن استعادة النفايات في الإلكترونيات.
“أعتقد أنه عليك أن تفتح عقلك قليلاً وتعتقد أن النفايات غير موجودة” ، تشرح. النفايات هي مجرد مرحلة واحدة في تاريخ حياة المادة. »
على الرغم من أنه كان معروفًا منذ حوالي أربعين عامًا أن الجزيئات العضوية يمكنها توصيل الكهرباء ، إلا أن المخاوف البيئية دفعت الباحثين إلى الاهتمام بالمواد ذات المصادر الحيوية ، والتي يمكن العثور عليها في النفايات على وجه الخصوص ، وفقًا للمعلم.
وتضيف: “هذه المادة (مواد النفايات) متوفرة بالفعل ، لذا لا يتعين علي الذهاب إلى صناعة كيميائية لتصنيعها”.
سبب آخر لاستخدام الميلانين ، وهو أصباغ بنية سوداء مصنوعة من دورات من ذرات الكربون ، قليل الاستخدام حتى الآن: عدم قابليتها للذوبان ، مما يجعل معالجة المادة صعبة.
نجح فريق البوليتكنيك ، بالشراكة مع معهد الاتصالات الرسومية وإمكانية الطباعة ، في التغلب على هذه المشكلة بفضل وصفة لجعل الميلانين من حبر الحبار قابل للذوبان.
بفضل بعض المكونات وعامل الربط ، يشكل هذا المزيج ، بمجرد طباعته ، شبكة موصلة ثلاثية الأبعاد يمكن بالتالي استخدامها في المكونات الإلكترونية.
إنها الحبيبات النانوية للميلانين ، المشتقة من حبر الحبار ، والتي تجعل من الممكن نقل الكهرباء.
يقول البروفيسور سانتاتو: “من المفارقات أن اهتمامنا بتطوير التقنيات قد ساعدنا في الأساسيات”.
في الواقع ، أدت هذه السنوات من العمل على الميلانين إلى اكتشاف موصلية الجزيئات العضوية.
“إنها واحدة من المرات الأولى التي تحمل فيها مادة عضوية حيوية الإلكترونات وليس الأيونات” ، تشرح ، مشيرة إلى أنه لا توجد مرة أولى مطلقة ، لأن البحث مبني على المعرفة. سابقًا.
وتستشهد على وجه الخصوص بأجهزة الكشف عن الرطوبة ودرجة الحرارة وأجهزة الكشف عن فقدان الزيت من القوارب. وتضيف: “لا يمكننا تعقب هذه المستشعرات ، لذلك علينا تصميمها لتكون قابلة للتحلل”.
في النهاية ، تعتقد أنه سيكون من الممكن تطوير أجهزة استشعار كيميائية وربما أجهزة ودوائر متكاملة. ومع ذلك ، فإنه يحدد أنه بالنسبة للوظائف التي يتم البحث فيها عن السرعة ، فإن السيليكون والمواد غير العضوية ستفوز دائمًا لأسباب تتعلق بالروابط الكيميائية.
“في حالات أخرى ، (المواد) العضوية ، لأنها قابلة للتحلل ، لأنها مرنة ، لأنه يمكن طباعتها – وليس مثل السيليكون – سيكون لها نصيبها ،” كما تقول.
الجانب السلبي الوحيد في الوقت الحالي هو أن المادة اللاصقة المستخدمة – بولي (فينيل بوتيرال) (PVB) – غير قابلة للتحلل. ومع ذلك ، يعمل فريق الباحثين على إيجاد بديل يعني أن مكونًا إلكترونيًا بالكامل يعتمد على حبر الحبار أو مواد بيولوجية أخرى يمكن أن ينهي حياته في السماد العضوي.
يتم أيضًا دراسة عائلات أخرى من الجزيئات ، مثل العفص لتخزين الطاقة الكهروكيميائية والكلوروفيل ، والتي تم تحليلها في السبعينيات والثمانينيات ، ولا سيما لاستخدامها في الطاقة الشمسية.
“لدينا معرفة ومعدات متطورة في عام 2022 أكثر مما كانت عليه في عام 1980. لقد تمكنا من ترتيب الجزيئات بشكل أفضل بكثير مما كان عليه الحال قبل 40 عامًا” ، يوضح الأستاذ.
وتأمل في نهاية المطاف أن “النفايات” من صناعة الغابات ، وخاصة في كيبيك ، يمكن استخدامها لإنتاج مكونات إلكترونية.
