Hardver

Istaživači razvili fluidni tranzistor

Nova klasa elektronskih uređaja zasnovanih na fluidnim tranzistorima vodi ka ostvarenju fleksibilnih komponenti elastičnih poput kože, koje se same popravljaju. Da li budućnost pripada tečnim računarima?

Jedini primeri „tečne elektronike“ donedavno su bili mikroprekidači sastavljeni od sitnih staklenih cevi s kuglicom žive koja se kotrlja između dve metalne elektrode, ostvarujući na taj način dva stanja prekidača (otvaranje i zatvaranje strujnog kola).

Iako postoji više vrsta ovih prekidača, najčešće se koristi onaj s nagibom. Dva stanja prekidača ostvaruju se naginjanjem žive na jednu ili drugu stranu u odnosu na horizontalni položaj cevčice sa živom.

Najnovija otkrića mašinskih inženjera sa Univerziteta Karnegi Melon vode ka stvaranju nove klase elektronike. Istraživači sa ovog univerziteta Carmel Majidi i James Wissman (u okviru laboratorije Soft Machines) i Michael Dickey s Državnog univerziteta Severne Karoline, razvili su fluidni tranzistor koristeći metalnu leguru indijuma i galijuma. Ona se na sobnoj temperaturi ponaša kao tečnost.

Za razliku od prekidača sa živom, fluidni tranzistor radi na principu uspostavljanja i prekidanja veze metalne kapljice i žice, što se ostvaruje promenom polariteta napajanja. Jedan smer omogućava spajanje kapljice sa žicom i zatvaranje strujnog kola. Suprotan smer napona odvaja kapljicu od žice i prekida strujno kolo. Na taj način simulira se funkcija tranzistora kao prekidačkog elementa.

Istraživanja inženjera sa Univerziteta Karnegi Melon, koja su dovela do realizacije fluidnih tranzistora, izvedena su u oblasti fizičke hemije koja se naziva mikrofluidika. Ispitivanjem kapljice tečnog metala inženjeri su otkrili da postoji veza između napona i elektrohemijske reakcije, pri čemu napon stvara gradijent u oksidaciji na površini kapljice. Time se menja površinski napon, što uzrokuje da se kapljica podeli na dva dela (otvoren prekidač). Postupkom koji se naziva reverzibilna koalescencija delovi se mogu ponovo spojiti formirajući metalni most koji provodi struju (zatvoren prekidač). Sve se to dešava pod dejstvom niskog napona (1 do 10 V), čiji se smer menja kako bi se ostvarila dva moguća stanja ovog prekidača.

Deoba kapljica tečnosti obično se reguliše fluidnim nestabilnostima koje se javljaju u statičkim ili hidrodinamičkim uslovima (Rayleigh‑jeva nestabilnost). Iako je nauci gotovo sve već poznato o njihovoj ulozi u fluidnoj mehanici, ipak je vrlo malo studija o tome kako se ove nestabilnosti mogu iskoristiti za kontrolu interakcije kapljice u elektrohemijskim sistemima. Na taj način mogu da se kreiraju mikrofluidne komponente koje imaju sposobnost da direktno funkcionišu s konvencionalnom mikroelektronikom
i napajanjem.

Iako primeri mikrofluidnih prekidača zasnovanih na tečnosti već postoje, oni su do sada zahtevali visok napon. S primenjenim niskim naponom, fluidni prekidač na bazi legure indijuma i galijuma ponaša se kao tranzistor. On sadrži brojač (C – Counter) i tri elektrode svojstvene strukturi FET‑a: sors (S – Source), gejt (G – Gate) i drejn (D – Drain). Između G i S dovodi se napon napajanja, a izlazni signal posmatra između D i S. Dve kapljice tečnog metala analogne su drejnu i sorsu. Provodnost ove strukture menja se tri puta u zavisnosti od toga da li su kapljice spojene ili odvojene.

Do NOT follow this link or you will be banned from the site!