సేంద్రీయ సెమీకండక్టర్ల రంగంలో పరిశోధకులు దశాబ్దాల నాటి సవాలును ముందుకు తెచ్చారు, ఎలక్ట్రానిక్స్ భవిష్యత్తు కోసం కొత్త అవకాశాలను తెరిచారు.
కేంబ్రిడ్జ్ విశ్వవిద్యాలయం మరియు ఐండ్‌హోవెన్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీ నేతృత్వంలోని పరిశోధకులు ఒక సేంద్రీయ సెమీకండక్టర్‌ను సృష్టించారు, ఇది ఎలక్ట్రాన్లను మురి నమూనాలో కదలడానికి బలవంతం చేస్తుంది, ఇది టెలివిజన్ మరియు స్మార్ట్‌ఫోన్ స్క్రీన్‌లలో OLED డిస్ప్లేల సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది, లేదా స్పిన్‌ట్రనిక్స్ మరియు క్వాంటం కంప్యూటింగ్ వంటి పవర్ నెక్స్ట్-జనరేషన్ కంప్యూటింగ్ టెక్నాలజీస్.
వారు అభివృద్ధి చేసిన సెమీకండక్టర్ వృత్తాకార ధ్రువణ కాంతిని విడుదల చేస్తుంది – అంటే కాంతి ఎలక్ట్రాన్ల ‘హ్యాండ్నెస్’ గురించి సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటుంది. సిలికాన్ వంటి చాలా అకర్బన సెమీకండక్టర్ల యొక్క అంతర్గత నిర్మాణం సుష్ట, అంటే ఎలక్ట్రాన్లు ఎటువంటి ఇష్టపడే దిశ లేకుండా వాటి ద్వారా కదులుతాయి.
ఏదేమైనా, ప్రకృతిలో, అణువులు తరచుగా చిరల్ (ఎడమ లేదా కుడి చేతి) నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి: మానవ చేతుల మాదిరిగా, చిరల్ అణువులు ఒకదానికొకటి అద్దం చిత్రాలు. DNA ఏర్పడటం వంటి జీవ ప్రక్రియలలో చిరాలిటీ ఒక ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది, అయితే ఇది ఎలక్ట్రానిక్స్లో జీను మరియు నియంత్రణకు కష్టమైన దృగ్విషయం.
కానీ ప్రకృతి ప్రేరణ పొందిన పరమాణు రూపకల్పన ఉపాయాలను ఉపయోగించడం ద్వారా, పరిశోధకులు సెమీకండక్టింగ్ అణువుల స్టాక్‌లను నగ్నంగా మార్చడం ద్వారా చిరాల్ సెమీకండక్టర్‌ను సృష్టించగలిగారు, ఆర్డర్ చేసిన కుడిచేతి లేదా ఎడమ చేతి మురి నిలువు వరుసలను ఏర్పరుస్తారు. వారి ఫలితాలు పత్రికలో నివేదించబడ్డాయి సైన్స్.
చిరల్ సెమీకండక్టర్ల కోసం ఒక మంచి అనువర్తనం ప్రదర్శన సాంకేతిక పరిజ్ఞానం. ప్రస్తుత ప్రదర్శనలు స్క్రీన్లు ఫిల్టర్ లైట్ కారణంగా గణనీయమైన శక్తిని వృధా చేస్తాయి. పరిశోధకులు అభివృద్ధి చేసిన చిరాల్ సెమీకండక్టర్ సహజంగానే ఈ నష్టాలను తగ్గించే విధంగా కాంతిని విడుదల చేస్తుంది, తెరలను ప్రకాశవంతంగా మరియు మరింత శక్తి-సమర్థవంతంగా చేస్తుంది.
“నేను సేంద్రీయ సెమీకండక్టర్లతో పనిచేయడం ప్రారంభించినప్పుడు, చాలా మంది ప్రజలు తమ సామర్థ్యాన్ని అనుమానించారు, కాని ఇప్పుడు వారు ప్రదర్శన సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని ఆధిపత్యం చెలాయిస్తున్నారు” అని కేంబ్రిడ్జ్ యొక్క కావెండిష్ లాబొరేటరీకి చెందిన ప్రొఫెసర్ సర్ రిచర్డ్ ఫ్రెండ్ చెప్పారు, వారు పరిశోధనలో సహకరించారు. “దృ g మైన అకర్బన సెమీకండక్టర్ల మాదిరిగా కాకుండా, పరమాణు పదార్థాలు నమ్మశక్యం కాని వశ్యతను అందిస్తాయి – చిరాల్ ఎల్‌ఈడీల వంటి పూర్తిగా కొత్త నిర్మాణాలను రూపొందించడానికి మాకు అనుమతిస్తుంది. ఇది కేవలం దీర్ఘచతురస్రాకార ఇటుకలతో కాకుండా మీరు imagine హించే ప్రతి రకమైన ఆకారంతో లెగో సెట్‌తో పనిచేయడం లాంటిది.”
సెమీకండక్టర్ ట్రయాజాట్రక్సేన్ (TAT) అనే పదార్థంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది హెలికల్ స్టాక్‌లోకి స్వీయ-సమీకరిస్తుంది, ఇది ఒక స్క్రూ యొక్క థ్రెడ్ లాగా ఎలక్ట్రాన్లు దాని నిర్మాణంతో మురిసేలా చేస్తుంది.
“నీలం లేదా అతినీలలోహిత కాంతి ద్వారా ఉత్సాహంగా ఉన్నప్పుడు, స్వీయ-సమావేశమైన టాట్ బలమైన వృత్తాకార ధ్రువణంతో ప్రకాశవంతమైన ఆకుపచ్చ కాంతిని విడుదల చేస్తుంది-ఈ ప్రభావం ఇప్పటివరకు సెమీకండక్టర్లలో సాధించడం చాలా కష్టం” అని ఐండ్‌హోవెన్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీ నుండి సహ-మొదటి రచయిత మార్కో ప్రీయుస్ అన్నారు. “TAT యొక్క నిర్మాణం కాంతి ఎలా విడుదలవుతుందో ప్రభావితం చేసేటప్పుడు ఎలక్ట్రాన్లు సమర్థవంతంగా కదలడానికి అనుమతిస్తుంది.”
OLED ఫాబ్రికేషన్ టెక్నిక్‌లను సవరించడం ద్వారా, పరిశోధకులు TAT ని విజయవంతంగా పని చేయడంలో వృత్తాకార ధ్రువణ OLED లు (CP-OLED లు) లో చేర్చారు. ఈ పరికరాలు రికార్డ్ బ్రేకింగ్ సామర్థ్యం, ప్రకాశం మరియు ధ్రువణ స్థాయిలను చూపించాయి, అవి వాటి రకమైన ఉత్తమమైనవిగా మారాయి.
“మేము తప్పనిసరిగా మా స్మార్ట్‌ఫోన్‌లలో ఉన్నట్లుగా OLED లను తయారు చేయడానికి ప్రామాణిక రెసిపీని తిరిగి పని చేసాము, ఇది స్థిరమైన, స్ఫటికకరణం కాని మాతృకలో చిరల్ నిర్మాణాన్ని ట్రాప్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది” అని కేంబ్రిడ్జ్ యొక్క కేవెండిష్ ప్రయోగశాల నుండి సహ-మొదటి రచయిత రిటుూపర్నో చౌదరి చెప్పారు. “ఇది వృత్తాకార ధ్రువణ LED లను సృష్టించడానికి ఒక ఆచరణాత్మక మార్గాన్ని అందిస్తుంది, ఇది చాలాకాలంగా క్షేత్రాన్ని తప్పించింది.”
ఈ రచన ఫ్రెండ్ యొక్క పరిశోధనా బృందం మరియు ఐండ్‌హోవెన్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీకి చెందిన ప్రొఫెసర్ బెర్ట్ మీజర్ బృందం మధ్య దశాబ్దాల సహకారంలో భాగం. “చిరల్ సెమీకండక్టర్ తయారు చేయడంలో ఇది నిజమైన పురోగతి” అని మీజర్ చెప్పారు. “పరమాణు నిర్మాణాన్ని జాగ్రత్తగా రూపకల్పన చేయడం ద్వారా, మేము నిర్మాణం యొక్క చిరాలిటీని ఎలక్ట్రాన్ల కదలికకు కలుపుతాము మరియు అది ఇంతకు ముందు ఈ స్థాయిలో చేయలేదు.”
చిరల్ సెమీకండక్టర్స్ సేంద్రీయ సెమీకండక్టర్ల ప్రపంచంలో ఒక అడుగు ముందుకు వేస్తారు, ఇది ఇప్పుడు 60 బిలియన్ డాలర్ల విలువైన పరిశ్రమకు మద్దతు ఇస్తుంది. డిస్ప్లేలకు మించి, ఈ అభివృద్ధి క్వాంటం కంప్యూటింగ్ మరియు స్పింట్రోనిక్స్ కోసం చిక్కులను కలిగి ఉంది – సమాచారాన్ని నిల్వ చేయడానికి మరియు ప్రాసెస్ చేయడానికి ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క స్పిన్ లేదా స్వాభావిక కోణీయ మొమెంటంను ఉపయోగించే పరిశోధన క్షేత్రం, ఇది వేగంగా మరియు మరింత సురక్షితమైన కంప్యూటింగ్ వ్యవస్థలకు దారితీస్తుంది.
ఈ పరిశోధనకు యూరోపియన్ యూనియన్ యొక్క మేరీ క్యూరీ ట్రైనింగ్ నెట్‌వర్క్ మరియు యూరోపియన్ రీసెర్చ్ కౌన్సిల్ కొంతవరకు మద్దతు ఇచ్చాయి. రిచర్డ్ ఫ్రెండ్ కేంబ్రిడ్జ్లోని సెయింట్ జాన్స్ కాలేజీలో ఫెలో. రిటుపార్నో చౌదరి కేంబ్రిడ్జ్లోని ఫిట్జ్‌విలియం కాలేజీలో సభ్యుడు.
