ابریشم با کمک فناوری‌ نانو وارد صنعت میکروالکترونیک می‌شود

محققان گرافن و ابریشم را برای توسعه میکروالکترونیک پیشرفته در نظر گرفتند

کد خبر: ۷۴۱۲۵۸

تاریخ: ۰۷ مهر ۱۴۰۳ - ۱۴:۲۵

به گزارش ایران اکونومیست؛ در حالی که پروتئین ابریشم در لوازم الکترونیکی طراحان مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از آن در حال حاضر تا حدی محدود است زیرا الیاف ابریشم ساختار درهم پیچیده‌ای از رشته‌های اسپاگتی مانند هستند. برای حل این مشکل، محققان آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام، دانشگاه واشنگتن، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و دانشگاه شیامن یک لایه دوبعدی یکنواخت از قطعات پروتئین ابریشم یا فیبروئین را بر روی گرافن ایجاد کرده‌اند.

محققان این پروژه توضیح دادند که این روش تکرارپذیر برای خودآرایی پروتئین ابریشم بوده که برای طراحی و ساخت وسایل الکترونیکی مبتنی بر ابریشم ضروری است. آنها گفتند که این سیستم غیر سمی و مبتنی بر آب است که برای زیست‌سازگاری حیاتی است.

این ترکیب از مواد (ترکیب ابریشم روی گرافن) می‌تواند ترانزیستوری حساس و قابل تنظیم را تشکیل دهد که مورد علاقه صنعت میکروالکترونیک برای حسگرهای قابل پوشیدن و قابل کاشت است. این تیم همچنین پتانسیل استفاده از آنها را به عنوان یک جزء کلیدی از ترانزیستورهای حافظه یا ممریستورها در شبکه‌های عصبی محاسباتی می‌بیند. ممریستورها که در شبکه‌های عصبی استفاده می‌شوند، به رایانه‌ها اجازه می‌دهند عملکرد مغز انسان را تقلید کنند.

برای سال‌های متمادی، ابریشم نمادی از تجمل بوده است. همان ویژگی‌های اساسی که پارچه ابریشم را به شهرت جهانی می‌رساند، یعنی خاصیت ارتجاعی، دوام و استحکام، منجر به استفاده از آن در کاربردهای مواد پیشرفته شده است.

به گفته این تیم، تحقیقات زیادی در مورد استفاده از ابریشم به عنوان راهی برای تعدیل سیگنال‌های الکترونیکی انجام شده است، اما از آنجایی که پروتئین‌های ابریشم به طور طبیعی دچار اختلال هستند، برای دستیابی به چنین کنترل مشکلاتی وجود دارد. بنابراین، با تکیه بر تجربه دانشمندان در کنترل رشد مواد بر روی سطوح، آنها تصمیم گرفتند تا رابط بهتری ایجاد کنند. برای انجام این کار، این تیم به دقت شرایط واکنش را کنترل کرد و الیاف ابریشم جداگانه را به روشی دقیق به سیستم مبتنی بر آب اضافه کرد. از طریق شرایط آزمایشگاهی دقیق، این تیم به یک لایه دوبعدی بسیار سازمان‌یافته از پروتئین‌ها که در صفحات بتا موازی دقیق بسته‌بندی شده بودند، دست یافتند که یکی از رایج‌ترین اشکال پروتئین در طبیعت است.

به نقل از ستاد نانو، مطالعات تصویربرداری بیشتر و محاسبات نظری تکمیلی نشان داد که لایه نازک ابریشم ساختاری پایدار با ویژگی‌های موجود در ابریشم طبیعی را به وجود می‌آورد.