يتم تجميع المعدن السائل ذاتيًا في الأجهزة الإلكترونية من خلال عملية التصنيع الجديدة المجنونة هذه

هناك طريقة جديدة رائدة تعد بإعادة تشكيل الطريقة التي نصنع بها المكونات الإلكترونية النانوية. ويمكن أن تقدم بديلاً أسرع وأرخص وأكثر موثوقية لتقنيات صنع الرقائق التقليدية. يستخدم هذا النهج المبتكر، الذي طوره فريق من جامعة ولاية كارولينا الشمالية، معدنًا سائلًا يمكنه التجميع ذاتيًا في هياكل وظيفية دقيقة.

تبدأ العملية بسبيكة خاصة تسمى معدن فيلد، مصنوعة من الإنديوم والبزموت والقصدير. عند وضعه بجوار قالب وتعريضه للأكسجين، يشكل المعدن السائل طبقة أكسيد رقيقة على سطحه. ثم يتم إدخال محلول يجند، الذي يسحب الأيونات المعدنية من هذه الطبقة.

بفضل العمل الشعري، تعمل هذه الأيونات مثل وحدات بناء مغناطيسية صغيرة، تتدفق عبر قنوات في القالب لتشكل هياكل منظمة، تمامًا مثل الأسلاك. ما يجعل هذا المعدن السائل مميزًا للغاية هو بساطته وكفاءته.

يتضمن تصنيع الرقائق التقليدية العشرات من الخطوات المعقدة، والتي غالبًا ما تكون بتكلفة كبيرة وبنسبة عالية من العيوب. في المقابل، تنتج هذه التقنية هياكل موحدة للغاية مع الحد الأدنى من النفايات بمجرد تشكيل المادة داخل القالب. بمجرد تشكيل الهياكل، يتم تسخينها إلى 600 درجة مئوية، مما يؤدي إلى دمج المواد في أسلاك قوية من أشباه الموصلات.

بعد ذلك، يتم تشكيل طبقة من الجرافين بشكل طبيعي لتعزيز التوصيل الكهربائي ومنع التدهور. حتى الآن، أثبت الباحثون إنشاء صمامات ثنائية وترانزستورات وظيفية بأقطار سلكية تصل إلى 44 نانومترًا، وهو مقياس صغير بما يكفي للإلكترونيات المتقدمة.

يساعد طلاء الجرافين على إضافة طبقة أخرى من التنوع، مما يسمح للفريق بضبط الخصائص الكهربائية للمكونات لتطبيقات محددة، بما في ذلك الإلكترونيات الضوئية. بالإضافة إلى قدراتها التقنية، فإن طريقة المعدن السائل قابلة للتطوير.

ومن خلال تعديل حجم القالب، يمكن للمصنعين إنتاج صفائف واسعة من الأجهزة النانوية بجزء صغير من التكلفة الحالية. في حين أنها قد لا تتنافس بعد مع الدقة الذرية التي حققتها عمالقة الصناعة مثل TSMC، فإن إمكانات التكنولوجيا للإنتاج الضخم والإنتاجية العالية يمكن أن تجعلها تغير قواعد اللعبة.

ومع استمرار صناعة الإلكترونيات في الطلب على مكونات أسرع وأصغر وأكثر كفاءة، فقد تكون هذه العملية المبتكرة هي المفتاح لمواجهة هذه التحديات.