گوشی های ارزان تر با کشف ماده جدید

zoomit.ir - میعاد بافراست: ماده‌ی اصلی سازنده‌ی بسیاری از نمایشگرهای گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و تلویزیون‌ها ماده‌ای به نام اینیدیم تین اکسید (ITO) است. این ماده بیش از ۶۰ سال است که در بیش از ۹۰ درصد صفحات نمایش به کار گرفته می‌شود. اما دانشمندان ماده‌ای رقیب کشف کرده‌اند که نه تنها بسیار شفاف و رسانا است بلکه بسیار ارزان‌تر از ITO نیز هست.


برخلاف تراشه‌های پردازشی و حافظه‌های ذخیره‌سازی اطلاعات، هزینه‌ی ساخت نمایشگرهای لمسی و شالوده‌ی آن‌ها با گذر زمان افزایش یافته و ماده‌ای با نام اینیدیم تین اکسید (ITO) به پراستفاده‌ترین ماده در این صفحات نمایش تبدیل شده است. این ماده به آسانی ساخته شده، شکل دادن به آن راحت است، الکتریسیته را به راحتی هدایت کرده و مشخصات فیزیکی بسیار خوبی نیز دارد. اما متاسفانه طی ۱۰ سال اخیر قیمت آن افزایش محسوس داشته است و هیچ رقیبی نتوانسته از نظر کیفیت با آن به رقابت بپردازد.

محققان در تلاش هستند تا ماده‌ای برای جایگزینی ITO بیابند. برای انجام این تحقیق گروه محققان تحت رهبری رومن انخل هربرت، استادیار دانشکده‌ی مهندسی و علوم مواد دانشگاه پن استیت، به مشکل از دید دیگری نگاه کرده است. این گروه در نظر داشت تا ماده‌ای جدید با خصوصیات ITO بسازد؛ اما در آن از موادی که دسترسی به آن‌ها آسان‌تر است بهره ببرد تا قیمت محصول نهایی پایین بیاید.

این محققان ابتدا فیلم بسیار نازکی از دو ماده‌ی غیرمعمول فلزی ساختند. این فیلم که ۱۰ نانومتر ضخامت داشت از دو ماده‌ی استرانتیوم وندیت و کلسیم وندیت ساخته شده بود. غالب فلزات مانند نقره و طلا از الکترون‌های لایه‌ی ظرفیت خود برای انتقال الکتریسیته بهره می‌برند. این الکترون‌ها می‌توانند درون ساختار ماده به صورت آزاد حرکت کنند.

اما دو فلزی که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته‌اند روشی متفاوت برای هدایت الکتریسیته دارند و از چاله‌ای درون ساختار خود استفاده می‌کنند. این چاله‌ها در واقع نواحی پر از بار مثبت هستند که به الکترون‌ها اجازه می‌دهند تا به نوعی از روی آن‌ها عبور کنند و در واقع الکتریسیته در این مواد مانند مایعات جریان می‌یابد. این جریان الکتریسیته برای ساخت تمامی نمایشگرها یک امر ضروری است.

زمانی که این مواد با اکسیژن ترکیب شوند، ویژگی‌های نوری بسیار خوبی را نیز کسب می‌کنند. با همراه شدن مواد مذکور با اکسیژن محققان مشاهده کردند که این مواد اجازه‌ی نفوذ نور در بازه‌ای وسیع، از موج کم انرژی مادون قرمز تا امواج پر انرژی ماورای بنفش را، از خود عبور می‌دهند. در واقع این ماده در مقابل طیف وسیعی از نور شفاف است و در نتیجه می‌تواند ماده‌ای ایده‌آل برای نمایشگرهای گوشی‌های هوشمند باشد.

در حال حاضر اینیدیم به ازای هر کیلوگرم ۷۵۰ دلار قیمت دارد. این ماده در حال حاضر بسیار کم‌یاب است و استفاده‌ی گسترده‌ای در ۶۰ سال اخیر از آن ماده شده است. استرانتیوم، کلسیم و وانادیوم (موادی که برای تصحیح فلزات مورد استفاده در این تحقیق از آن‌ها بهره گرفته شده بود) دسترسی بسیار آسان‌تری دارند. برای مثال وانادیوم به ازای هر کیلوگرم تنها ۲۵ دلار قیمت دارد. انخل هربرت در این باره می‌گوید:

فلزات اصلاح شده‌ی ما در قیاس با ITO عملکرد بسیار خوبی دارند. حالا سوال اینجا است که ما چگونه می‌توانیم فناوری جدید را در ابعاد بزرگ گسترش دهیم. مشاهدات ما نشان می‌دهند که هیچ مانعی در راه جایگزینی ITO با استرانتیوم وندیت وجود ندارد.