ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઓપરેશન દરમિયાન, એક છિદ્ર ચેનલ રચાય છે, જ્યારે કેશન-પ્રેરિત ઇલેક્ટ્રિક ડબલ લેયર
સિઓલ નેશનલ યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ એક અલ્ટ્રા-લો-વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઓર્ગેનિક લાઇટ-એમિટિંગ ટ્રાન્ઝિસ્ટર વિકસાવ્યું છે જે એક જ સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસમાં સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ, મેમરી અને પ્રકાશ ઉત્સર્જન એકસાથે કરી શકે છે. પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરતી પોલિમર સેમિકન્ડક્ટર ચેનલમાં આયન-ટ્રાન્સપોર્ટ એન્હાન્સર દાખલ કરીને, ટીમે ડ્રેઇન ઇલેક્ટ્રોડ ઇન્ટરફેસ પર ઇલેક્ટ્રિક-ડબલ-લેયર રચનાને સક્ષમ બનાવી, પરંપરાગત અભિગમોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ અથવા અસ્થિર n-ટાઇપ ડોપિંગ પર આધાર રાખ્યા વિના કાર્યક્ષમ ઇલેક્ટ્રોન ઇન્જેક્શનને મંજૂરી આપી.
પરિણામે, ઉપકરણે એક સરળ સિંગલ-એક્ટિવ-લેયર માળખું જાળવી રાખ્યું, જ્યારે નીચા-વોલ્ટેજ કામગીરી અને વિશાળ, અવકાશી રીતે પિન કરેલા પ્રકાશ ઉત્સર્જન, ન્યુરોમોર્ફિક સિગ્નલ-પ્રોસેસિંગ કાર્યક્ષમતા બંને પ્રાપ્ત કરી.
આ કાર્ય નેચર મટિરિયલ્સ જર્નલમાં પ્રકાશિત થયું છે.
પહેરી શકાય તેવા ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઝડપથી સ્માર્ટવોચ અને સ્માર્ટ ચશ્માથી આગળ વધીને આગામી પેઢીના વપરાશકર્તા-મૈત્રીપૂર્ણ પ્લેટફોર્મમાં વિકસિત થઈ રહ્યા છે, ભવિષ્યમાં ત્વચા પર અને ઇમ્પ્લાન્ટેબલ ઉપકરણો તરફ વિસ્તરણ સાથે.
ખાસ કરીને, ત્વચા પર પહેરી શકાય તેવા ઉપકરણો, સંકલિત સેમિકન્ડક્ટર તકનીકો સાથે જે એક જ પ્લેટફોર્મમાં સેન્સિંગ, સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ, મેમરી અને ડિસ્પ્લે કાર્યોને જોડે છે, તેને આગામી પેઢીના આરોગ્ય સંભાળ અને ભાવિ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉદ્યોગ માટે મુખ્ય સક્ષમ તકનીકો તરીકે ગણવામાં આવે છે.
તાજેતરમાં, પહેરી શકાય તેવા ઇલેક્ટ્રોનિક્સે સરળ બાયોસિગ્નલ શોધથી આગળ વધીને રીઅલ-ટાઇમ સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ અને વિઝ્યુલાઇઝેશન તરફ આગળ વધ્યા છે.
જોકે, અત્યાર સુધી, આ કાર્યો સામાન્ય રીતે અલગ કનેક્ટેડ ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરીને અમલમાં મૂકવામાં આવતા હતા, જેના પરિણામે જટિલ માળખાં, વિશાળ અને કઠોર ઘટકો અને ઉચ્ચ ઉર્જા વપરાશ થતો હતો. તેથી, એક સરળ ઉપકરણ સ્થાપત્યમાં બહુવિધ કાર્યોને એકીકૃત કરવું એ એક મોટો પડકાર બની ગયો છે.
૧. વર્તમાન ઉપકરણો કેમ ઓછા પડે છે
ઓર્ગેનિક પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરનારા ટ્રાન્ઝિસ્ટરોએ આગામી પેઢીના પહેરી શકાય તેવા ઇલેક્ટ્રોનિક્સ માટે આશાસ્પદ ઉમેદવારો તરીકે ધ્યાન ખેંચ્યું છે કારણ કે તેઓ એક જ ઉપકરણમાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરનારા ડાયોડ કાર્યોને જોડી શકે છે.
જોકે, લેટરલ ઇલેક્ટ્રોડ સ્ટ્રક્ચર ધરાવતા પરંપરાગત ઓર્ગેનિક ટ્રાન્ઝિસ્ટરને 80 થી 180 V ના ઊંચા ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજની જરૂર પડે છે કારણ કે ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેનું અંતર અને મોટા ઇલેક્ટ્રોન-ઇન્જેક્શન અવરોધ હોય છે.
જ્યારે ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ ઘટાડવા માટે ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ આયન ડોપિંગનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પણ 3.5 V થી વધુની જરૂર પડે છે, અને ઉત્સર્જન ક્ષેત્ર સાંકડું અને અસ્થિર રહે છે, જે વાસ્તવિક ડિસ્પ્લે અને બુદ્ધિશાળી પહેરી શકાય તેવી ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમોમાં વ્યવહારુ ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે.
2. નવું ટ્રાન્ઝિસ્ટર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે
સંશોધન ટીમે એક અલ્ટ્રા-લો-વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઓર્ગેનિક લાઇટ-એમિટિંગ ટ્રાન્ઝિસ્ટર વિકસાવ્યું જે સિંગલ ઓર્ગેનિક ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ, મેમરી અને પ્રકાશ ઉત્સર્જનને એકીકૃત કરે છે.
ઇલેક્ટ્રોડ ઇન્ટરફેસ પર ઇલેક્ટ્રિક-ડબલ-લેયર રચનાને પ્રેરિત કરવા માટે સક્રિય સ્તરમાં આયન-ટ્રાન્સપોર્ટ એન્હાન્સરનો સમાવેશ કરીને, ટીમે પરંપરાગત અભિગમોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ અથવા અસ્થિર ડોપિંગ પર આધાર રાખ્યા વિના કાર્યક્ષમ ઇલેક્ટ્રોન ઇન્જેક્શન માટે એક નવી પદ્ધતિ રજૂ કરી.
આનાથી 3.5 V થી ઓછા વોલ્ટેજ પર પણ પ્રકાશ ઉત્સર્જન શક્ય બન્યું, જે અગાઉ કામગીરી માટે ખૂબ ઓછું માનવામાં આવતું હતું, અને સાથે સાથે વિશાળ અને સ્થિર ઉત્સર્જન ક્ષેત્ર પણ જાળવી રાખ્યું.
આ ઉપકરણમાં સિગ્નલ-પ્રોસેસિંગ અને મેમરી લાક્ષણિકતાઓ પણ પ્રદર્શિત થઈ, જેમાં પ્રતિભાવો વારંવાર ઉત્તેજના હેઠળ એકઠા થયા અને સમય જતાં જાળવી રાખવામાં આવ્યા, અને તે ફક્ત બે 1.5 V બેટરી દ્વારા સંચાલિત લવચીક પહેરી શકાય તેવી ડિસ્પ્લે સિસ્ટમમાં વધુ દર્શાવવામાં આવ્યું.
આ અભ્યાસ દર્શાવે છે કે સ્થિર પ્રકાશ ઉત્સર્જન અને બુદ્ધિશાળી કાર્યક્ષમતા એક સરળ સિંગલ-એક્ટિવ-લેયર આર્કિટેક્ચરમાં પણ એકસાથે પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, જે પહેરી શકાય તેવા એપ્લિકેશનો માટે કાર્બનિક ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સંભાવનાને મોટા પ્રમાણમાં વિસ્તૃત કરે છે.
૩. પહેરવાલાયક વસ્તુઓ પર સંભવિત અસર
આ અભ્યાસ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તે સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ, મેમરી અને પ્રકાશ ઉત્સર્જનને એક જ ઉપકરણમાં એકીકૃત કરે છે, જે પરંપરાગત પહેરી શકાય તેવી ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમોની મર્યાદાઓને ઘટાડે છે જેને બહુવિધ અલગ ઘટકો બનાવવા અને એકબીજા સાથે જોડવાની જરૂર પડે છે.
ખાસ કરીને, ઇનપુટ ઉત્તેજનાના સંચિત અને રીટેન્ટિવ પ્રતિભાવો દર્શાવીને, તે આગામી પેઢીના ઇલેક્ટ્રોનિક્સની સંભાવનાને પ્રકાશિત કરે છે જે માહિતી પર પ્રક્રિયા કરી શકે છે અને પ્રકાશ દ્વારા તરત જ પરિણામ પ્રદર્શિત કરી શકે છે.
પરંપરાગત પહેરી શકાય તેવા ઉપકરણો વપરાશકર્તાઓ માટે ગતિ કરતી વખતે વાસ્તવિક સમયમાં માપેલા સિગ્નલો તપાસવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે, આ ટેકનોલોજી વાસ્તવિક સમયની દેખરેખ અને તાત્કાલિક માહિતી પહોંચાડવા તરફ નિર્દેશ કરે છે.
તેને પુનર્વસન, કટોકટી દર્દી સંભાળ, કસરત દેખરેખ, ત્વચા પર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને સ્માર્ટ આરોગ્ય સંભાળ જેવા કાર્યક્રમોમાં વિસ્તૃત કરવાની અપેક્ષા છે, અને સંબંધિત ઉદ્યોગો માટે એક મુખ્ય સક્ષમ ટેકનોલોજી તરીકે સેવા આપી શકે છે.
પ્રોફેસર તાઈ-વુ લીએ 2026 માં વિજ્ઞાન અને પ્રકૃતિમાં સતત પ્રકાશનો દ્વારા વિશ્વ-અગ્રણી સંશોધન સ્પર્ધાત્મકતા દર્શાવી છે.
આ કાર્ય પરંપરાગત પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરતા ઉપકરણોથી આગળ વધે છે, ઓછા વોલ્ટેજ પર એક જ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણમાં પ્રકાશ ઉત્સર્જન, સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ અને મેમરી કાર્યક્ષમતાઓને એકીકૃત કરીને, આગામી પેઢીના બુદ્ધિશાળી પહેરી શકાય તેવા ઇલેક્ટ્રોનિક્સ માટે નવી દિશા રજૂ કરે છે.
આ અભ્યાસનું નેતૃત્વ કરનારા પ્રોફેસર તાઈ-વુ લીએ જણાવ્યું હતું કે, "આ કાર્ય ખાસ કરીને અર્થપૂર્ણ છે કારણ કે તે દર્શાવે છે કે પ્રોસેસિંગ, મેમરી અને ડિસ્પ્લે યુનિટને અલગથી બનાવવાની અને કનેક્ટ કરવાની જરૂર વગર, બધા કાર્યોને એક જ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણમાં સંકલિત કરી શકાય છે."
તેમણે ઉમેર્યું, "આગળ વધતાં, અમે આ ટેકનોલોજીને બુદ્ધિશાળી કૃત્રિમ ત્વચા અને પહેરી શકાય તેવી આરોગ્ય સંભાળ માટે લાગુ પડતા ઓન-સ્કીન સેમિકન્ડક્ટર પ્લેટફોર્મમાં વધુ વિકસાવવાની યોજના બનાવીએ છીએ."
આ ટેકનોલોજી એ બાબતમાં પણ મહત્વપૂર્ણ છે કે તે એક જ લો-વોલ્ટેજ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણમાં બહુવિધ કાર્યક્ષમતા દર્શાવીને પરંપરાગત પ્રકાશ-ઉત્સર્જન કરતા સેમિકન્ડક્ટરથી આગળ વધે છે.
આ અર્થમાં, તે બુદ્ધિશાળી ઓન-સ્કીન પહેરી શકાય તેવા ઇલેક્ટ્રોનિક્સ માટે એક નવી દિશા રજૂ કરે છે જે મનુષ્યો અને મશીનો વચ્ચે રીઅલ-ટાઇમ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને સક્ષમ કરે છે.
પોસ્ટ સમય: જૂન-22-2026