الفوسفور الأسود.. مستقبل صناعة الإلكترونيات
مصمّم صحافي من الجزائر. انضم إلى "العربي الجديد" في العام 2014، ويعمل حاليًا في وحدة الوسائط المتعدّدة في الموقع.
مباشر
مكشاف ضوئي عالي الأداء طوّرته جامعة مينيسوتا
من الغايات الكبرى في الصناعات الإلكترونية، السعي إلى تصغير أحجام الأجهزة وتسريع أدائها، ومما يفتح آفاقاً جديدة في هذا الاتجاه، نتائج الدراسة التي قادها فريق من الباحثين على الفوسفور الأسود.
فقد أعلن باحثون من قسم هندسة الكهرباء والإعلام الآلي في جامعة مينيسوتا الأميركية، أنهم تمكنوا من مشاهدة انتقال معلومات بسرعة كبيرة في دارات بصرية على المستوى النانومتري. وجاءت هذه النتيجة بفضل تركيب طبقة رفيعة من الفوسفور الأسود بسماكة 20 ذرة فقط. ونشر المقال العلمي في مجلة Nature Photonics.
ومادة الفوسفور ذات فاعلية كبيرة، نجدها في أعواد الكبريت والعديد من الأسمدة المعدنية. وتأتي كذلك في شكل بلوري مستقر شبيه بالغرافيت. ويسمى "الفوسفور الأسود". وقد انتبه الباحثون أن لديه خصائص أشباه الموصلات.
وينتظر المستهلك الحالي من الأجهزة الإلكترونية أن تكون صغيرة وسريعة، مما يفتح تحدياً جديداً أمام الباحثين من أجل تسريع الاتصالات في قلب المعالجات وزيادة الكفاءة.
كان البحث منصبّاً على التوصل إلى مواد تسمح بالتدفق السريع القائم على الضوء. وفي هذا الإطار، قام فريق من جامعة مينيسوتا بتجربة الفوسفور الأسود لتصميم دارة ضوئية معقدة. وجاءت نتيجة التجربة أفضل من استخدام الغرافيت، وهذا لخصائص إلكتروضوئية للفوسفور الأسود والذي يسمح بالتفاعل الضوئي العالي.
كما جاءت كفاءة الفوسفور الأسود أحسن من جرمانيوم وهي المادة الأولى المستخدمة في الاستشعار الضوئي. غير أن من الصعب توظيف الجرمانيوم في دارة بصرية مع السيليسيوم، مقارنة بالفوسفور الأسود على البعدين والذي يمكن إنتاجه منفصلاً، ثم تحويله على داعم السيليسيوم من غير صعوبة.
ويعد الفوسفور الأسود من فئة أشباه الموصلات ذات فرق تحفيزي مباشر، حيث يستطيع تحويل إشارة كهربائية إلى ضوء. ويمكن استخدام هذه الخاصية لإنتاج الضوء في قلب دارة بصرية.
وقال أحد الباحثين المشاركين في الدراسة: "إنه أمر مثير أن نعتقد أن مادة واحدة بإمكانها أن تستخدم لإرسال واستقبال بيانات بصرية دون الحاجة إلى ركيزة داعمة من فئة معينة، أو أن تكون محددة بطول موجة ضوئية".
وأضاف الباحث كذلك: "بالنسبة للاتصالات عالية السرعة بين المعالجات ولمجال صناعة الحواسيب، يعد الفوسفور الأسود من بين المواد التي تتميز بخصائص هائلة يمكن تحسينها واستغلالها في تطوير معالجات بصرية ذات سرعات فائقة مستقبلاً".
فقد أعلن باحثون من قسم هندسة الكهرباء والإعلام الآلي في جامعة مينيسوتا الأميركية، أنهم تمكنوا من مشاهدة انتقال معلومات بسرعة كبيرة في دارات بصرية على المستوى النانومتري. وجاءت هذه النتيجة بفضل تركيب طبقة رفيعة من الفوسفور الأسود بسماكة 20 ذرة فقط. ونشر المقال العلمي في مجلة Nature Photonics.
ومادة الفوسفور ذات فاعلية كبيرة، نجدها في أعواد الكبريت والعديد من الأسمدة المعدنية. وتأتي كذلك في شكل بلوري مستقر شبيه بالغرافيت. ويسمى "الفوسفور الأسود". وقد انتبه الباحثون أن لديه خصائص أشباه الموصلات.
وينتظر المستهلك الحالي من الأجهزة الإلكترونية أن تكون صغيرة وسريعة، مما يفتح تحدياً جديداً أمام الباحثين من أجل تسريع الاتصالات في قلب المعالجات وزيادة الكفاءة.
كان البحث منصبّاً على التوصل إلى مواد تسمح بالتدفق السريع القائم على الضوء. وفي هذا الإطار، قام فريق من جامعة مينيسوتا بتجربة الفوسفور الأسود لتصميم دارة ضوئية معقدة. وجاءت نتيجة التجربة أفضل من استخدام الغرافيت، وهذا لخصائص إلكتروضوئية للفوسفور الأسود والذي يسمح بالتفاعل الضوئي العالي.
كما جاءت كفاءة الفوسفور الأسود أحسن من جرمانيوم وهي المادة الأولى المستخدمة في الاستشعار الضوئي. غير أن من الصعب توظيف الجرمانيوم في دارة بصرية مع السيليسيوم، مقارنة بالفوسفور الأسود على البعدين والذي يمكن إنتاجه منفصلاً، ثم تحويله على داعم السيليسيوم من غير صعوبة.
ويعد الفوسفور الأسود من فئة أشباه الموصلات ذات فرق تحفيزي مباشر، حيث يستطيع تحويل إشارة كهربائية إلى ضوء. ويمكن استخدام هذه الخاصية لإنتاج الضوء في قلب دارة بصرية.
وقال أحد الباحثين المشاركين في الدراسة: "إنه أمر مثير أن نعتقد أن مادة واحدة بإمكانها أن تستخدم لإرسال واستقبال بيانات بصرية دون الحاجة إلى ركيزة داعمة من فئة معينة، أو أن تكون محددة بطول موجة ضوئية".
وأضاف الباحث كذلك: "بالنسبة للاتصالات عالية السرعة بين المعالجات ولمجال صناعة الحواسيب، يعد الفوسفور الأسود من بين المواد التي تتميز بخصائص هائلة يمكن تحسينها واستغلالها في تطوير معالجات بصرية ذات سرعات فائقة مستقبلاً".
المزيد في منوعات
