ट्रान्झिस्टरच्या कार्यादरम्यान, एक होल चॅनल तयार होतो, तर कॅटायन-प्रेरित इलेक्ट्रिक डबल लेयर
सोल नॅशनल युनिव्हर्सिटीच्या संशोधकांनी एक अत्यंत कमी-व्होल्टेज इलेक्ट्रोकेमिकल ऑरगॅनिक लाइट-एमिटिंग ट्रान्झिस्टर विकसित केला आहे, जो एकाच सेमीकंडक्टर उपकरणामध्ये एकाच वेळी सिग्नल प्रोसेसिंग, मेमरी आणि प्रकाश उत्सर्जन ही कार्ये करू शकतो. प्रकाश-उत्सर्जक पॉलिमर सेमीकंडक्टर चॅनेलमध्ये आयन-ट्रान्सपोर्ट एन्हान्सरचा समावेश करून, या संघाने ड्रेन इलेक्ट्रोड इंटरफेसवर इलेक्ट्रिक-डबल-लेयरची निर्मिती शक्य केली, ज्यामुळे पारंपरिक पद्धतींमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या उच्च व्होल्टेज किंवा अस्थिर एन-टाइप डोपिंगवर अवलंबून न राहता कार्यक्षम इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन शक्य झाले.
परिणामी, या उपकरणाने कमी-व्होल्टेज कार्यप्रणाली आणि विस्तृत, अवकाशीयदृष्ट्या मर्यादित प्रकाश उत्सर्जन, यासोबतच न्यूरोमॉर्फिक सिग्नल-प्रोसेसिंग कार्यक्षमता साध्य करताना एक साधी, एकल-सक्रिय-स्तर रचना कायम ठेवली.
हे संशोधन 'नेचर मटेरियल्स' या नियतकालिकात प्रकाशित झाले आहे.
वेअरेबल इलेक्ट्रॉनिक्स हे स्मार्टवॉचेस आणि स्मार्ट ग्लासेसच्या पलीकडे जाऊन पुढच्या पिढीतील वापरकर्त्यासाठी सोप्या प्लॅटफॉर्ममध्ये वेगाने विकसित होत आहेत, आणि भविष्यात त्वचेवर घालण्याच्या व शरीरात बसवण्याच्या उपकरणांच्या दिशेने त्यांचा विस्तार होण्याची शक्यता आहे.
विशेषतः, त्वचेवर घालता येणारी उपकरणे, तसेच सेन्सिंग, सिग्नल प्रोसेसिंग, मेमरी आणि डिस्प्ले फंक्शन्स एकाच प्लॅटफॉर्मवर एकत्रित करणारी एकात्मिक सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञानं, ही पुढच्या पिढीतील आरोग्यसेवा आणि भविष्यातील इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगासाठी प्रमुख सक्षम तंत्रज्ञानं मानली जातात.
अलीकडे, वेअरेबल इलेक्ट्रॉनिक्सने केवळ जैविक संकेत ओळखण्यापलीकडे जाऊन, रिअल-टाइम संकेत प्रक्रिया आणि दृश्यांकनाच्या दिशेने प्रगती केली आहे.
मात्र, आतापर्यंत ही कार्ये सामान्यतः स्वतंत्र जोडलेल्या उपकरणांचा वापर करून कार्यान्वित केली जात असत, ज्यामुळे गुंतागुंतीच्या रचना, अवजड आणि ताठर घटक, तसेच उच्च ऊर्जा वापर निर्माण होत असे. त्यामुळे, एका साध्या उपकरण रचनेत अनेक कार्यांना एकत्रित करणे हे एक मोठे आव्हान बनले आहे.
१. सध्याची उपकरणे का कमी पडतात
ऑरगॅनिक लाईट-एमिटिंग ट्रान्झिस्टरने पुढच्या पिढीतील वेअरेबल इलेक्ट्रॉनिक्ससाठी आशादायक पर्याय म्हणून लक्ष वेधले आहे, कारण ते एकाच उपकरणात ट्रान्झिस्टर आणि लाईट-एमिटिंग डायोडची कार्ये एकत्र करू शकतात.
तथापि, इलेक्ट्रोडमधील जास्त अंतर आणि मोठ्या इलेक्ट्रॉन-इंजेक्शन अडथळ्यामुळे, लॅटरल इलेक्ट्रोड रचना असलेल्या पारंपारिक ऑरगॅनिक ट्रान्झिस्टरला 80 ते 180 V इतक्या उच्च ऑपरेटिंग व्होल्टेजची आवश्यकता असते.
जरी इलेक्ट्रोकेमिकल आयन डोपिंगचा वापर करून ऑपरेटिंग व्होल्टेज कमी केला तरी, 3.5 V पेक्षा जास्त व्होल्टेजची आवश्यकता असते आणि उत्सर्जन क्षेत्र अरुंद व अस्थिर राहते, ज्यामुळे प्रत्यक्ष डिस्प्ले आणि इंटेलिजेंट वेअरेबल इलेक्ट्रॉनिक प्रणालींमध्ये त्याचा व्यावहारिक वापर मर्यादित होतो.
२. नवीन ट्रान्झिस्टर कसे काम करतो
संशोधन संघाने एक अति-कमी-व्होल्टेज इलेक्ट्रोकेमिकल ऑरगॅनिक लाइट-एमिटिंग ट्रान्झिस्टर विकसित केला आहे, जो एकाच ऑरगॅनिक ट्रान्झिस्टरमध्ये सिग्नल प्रोसेसिंग, मेमरी आणि प्रकाश उत्सर्जन एकत्रित करतो.
इलेक्ट्रोड इंटरफेसवर इलेक्ट्रिक-डबल-लेयर निर्मिती प्रेरित करण्यासाठी ॲक्टिव्ह लेयरमध्ये आयन-ट्रान्सपोर्ट एन्हान्सरचा समावेश करून, टीमने पारंपरिक पद्धतींमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या उच्च व्होल्टेज किंवा अस्थिर डोपिंगवर अवलंबून न राहता कार्यक्षम इलेक्ट्रॉन इंजेक्शनसाठी एक नवीन यंत्रणा सादर केली.
यामुळे, पूर्वी कार्यासाठी खूप कमी मानल्या जाणाऱ्या < 3.5 V व्होल्टेजवरही, एक विस्तृत आणि स्थिर उत्सर्जन क्षेत्र कायम राखत प्रकाश उत्सर्जन शक्य झाले.
या उपकरणाने सिग्नल-प्रोसेसिंग आणि मेमरी वैशिष्ट्ये देखील प्रदर्शित केली, ज्यामध्ये वारंवार दिलेल्या उत्तेजनांखाली प्रतिसाद जमा होत गेले आणि कालांतराने टिकून राहिले, आणि केवळ दोन १.५ व्होल्ट बॅटरीवर चालणाऱ्या एका लवचिक वेअरेबल डिस्प्ले सिस्टममध्ये याचे अधिक प्रात्यक्षिक दाखवण्यात आले.
या अभ्यासातून असे दिसून येते की, एका साध्या सिंगल-ॲक्टिव्ह-लेयर आर्किटेक्चरमध्येही स्थिर प्रकाश उत्सर्जन आणि बुद्धिमान कार्यक्षमता एकाच वेळी साध्य करता येते, ज्यामुळे वेअरेबल ॲप्लिकेशन्ससाठी ऑरगॅनिक ट्रान्झिस्टरची क्षमता मोठ्या प्रमाणात वाढते.
३. वेअरेबल्सवर होणारा संभाव्य परिणाम
हा अभ्यास महत्त्वाचा आहे कारण तो सिग्नल प्रोसेसिंग, मेमरी आणि प्रकाश उत्सर्जन यांना एकाच उपकरणात एकत्रित करतो, ज्यामुळे अनेक स्वतंत्र घटक तयार करून एकमेकांना जोडण्याची आवश्यकता असलेल्या पारंपरिक वेअरेबल इलेक्ट्रॉनिक प्रणालींच्या मर्यादा कमी होतात.
विशेषतः, इनपुट उत्तेजनांना संचयी आणि धारणात्मक प्रतिसाद दाखवून, ते माहितीवर प्रक्रिया करू शकणाऱ्या आणि प्रकाशाच्या माध्यमातून त्वरित परिणाम प्रदर्शित करू शकणाऱ्या पुढच्या पिढीतील इलेक्ट्रॉनिक्सची क्षमता अधोरेखित करते.
पारंपरिक वेअरेबल उपकरणांमुळे वापरकर्त्यांना हालचाल करत असताना मोजलेले सिग्नल रिअल-टाइममध्ये तपासणे अवघड होते, तर हे तंत्रज्ञान रिअल-टाइम मॉनिटरिंग आणि तात्काळ माहिती वितरणाकडे निर्देश करते.
याचा विस्तार पुनर्वसन, आपत्कालीन रुग्णसेवा, व्यायाम निरीक्षण, त्वचेवरील इलेक्ट्रॉनिक्स आणि स्मार्ट आरोग्यसेवा यांसारख्या अनुप्रयोगांपर्यंत होण्याची अपेक्षा आहे, आणि ते संबंधित उद्योगांसाठी एक प्रमुख सक्षम तंत्रज्ञान म्हणून काम करू शकते.
प्राध्यापक ताए-वू ली यांनी २०२६ मध्ये सायन्स आणि नेचरमध्ये सलग प्रकाशने करून जागतिक स्तरावरील अग्रगण्य संशोधन स्पर्धात्मकता सिद्ध केली आहे.
हे संशोधन कमी व्होल्टेजवर प्रकाश उत्सर्जन, सिग्नल प्रोसेसिंग आणि मेमरी कार्यक्षमता एकाच सेमीकंडक्टर उपकरणात एकत्रित करून पारंपरिक प्रकाश-उत्सर्जक उपकरणांच्या पलीकडे जाते आणि पुढील पिढीतील बुद्धिमान वेअरेबल इलेक्ट्रॉनिक्ससाठी एक नवीन दिशा सादर करते.
या अभ्यासाचे नेतृत्व करणारे प्राध्यापक ताए-वू ली म्हणाले, "हे कार्य विशेषतः अर्थपूर्ण आहे कारण ते हे दाखवून देते की प्रोसेसिंग, मेमरी आणि डिस्प्ले युनिट्स स्वतंत्रपणे तयार करून जोडण्याची गरज न भासता, सर्व कार्ये एकाच सेमीकंडक्टर उपकरणामध्ये एकत्रित केली जाऊ शकतात."
ते पुढे म्हणाले, "भविष्यात, आम्ही हे तंत्रज्ञान अधिक विकसित करून एक ऑन-स्किन सेमीकंडक्टर प्लॅटफॉर्म तयार करण्याची योजना आखत आहोत, जे बुद्धिमान कृत्रिम त्वचा आणि वेअरेबल हेल्थ केअरसाठी लागू होईल."
हे तंत्रज्ञान या दृष्टीनेही महत्त्वाचे आहे की, ते एकाच कमी-व्होल्टेज सेमीकंडक्टर उपकरणामध्ये बहुकार्यक्षमता दाखवून पारंपरिक प्रकाश-उत्सर्जक सेमीकंडक्टरच्या पलीकडे जाते.
या अर्थाने, हे मानव आणि यंत्रांमध्ये रिअल-टाइम संवाद सक्षम करणाऱ्या बुद्धिमान, त्वचेवर घालता येणाऱ्या वेअरेबल इलेक्ट्रॉनिक्ससाठी एक नवीन दिशा सादर करते.
पोस्ट करण्याची वेळ: २२ जून २०२६