बातम्या

आधुनिक जगात आपल्याला आढळणारी जवळपास प्रत्येक गोष्ट काही प्रमाणात इलेक्ट्रॉनिक्सवर अवलंबून असते. यांत्रिक कार्य निर्माण करण्यासाठी वीज कशी वापरायची हे आम्ही प्रथम शोधले असल्याने, आम्ही तांत्रिकदृष्ट्या आमचे जीवन सुधारण्यासाठी लहान आणि मोठी उपकरणे तयार केली आहेत. इलेक्ट्रिक लाइट्सपासून स्मार्टफोन्सपर्यंत, प्रत्येक उपकरणे आम्ही विकसित केलेल्या विविध कॉन्फिगरेशनमध्ये एकत्र जोडलेले फक्त काही साधे घटक असतात. खरं तर, एका शतकाहून अधिक काळ, आम्ही यावर अवलंबून आहोत:
आमची आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स क्रांती या चार प्रकारच्या घटकांवर अवलंबून आहे, तसेच - नंतर - ट्रान्झिस्टर, आज आपण वापरत असलेल्या जवळपास सर्वच गोष्टी आपल्यापर्यंत पोहोचवतो. इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचे सूक्ष्मीकरण करण्यासाठी, आपल्या जीवनातील आणि वास्तविकतेच्या अधिकाधिक पैलूंवर लक्ष ठेवण्यासाठी, अधिकाधिक डेटा प्रसारित करण्यासाठी कमी उर्जा, आणि आमची उपकरणे एकमेकांशी जोडणे, आम्ही या उत्कृष्ट मर्यादा त्वरीत ओलांडतो. तंत्रज्ञान. परंतु, 2000 च्या दशकाच्या सुरुवातीस, पाच प्रगती सर्व एकत्र आल्या आणि त्यांनी आमच्या आधुनिक जगाचा कायापालट करण्यास सुरुवात केली. हे सर्व कसे घडले ते येथे आहे.
1.) ग्राफीनचा विकास. निसर्गात सापडलेल्या किंवा प्रयोगशाळेत तयार केलेल्या सर्व पदार्थांपैकी हिरा हा आता सर्वात कठीण पदार्थ राहिलेला नाही. सहा कठीण आहेत, सर्वात कठीण म्हणजे ग्राफीन. 2004 मध्ये, ग्राफीन, कार्बनचा अणू-जाड शीट षटकोनी क्रिस्टल पॅटर्नमध्ये एकत्र लॉक केलेले, प्रयोगशाळेत चुकून वेगळे केले गेले. या आगाऊपणानंतर फक्त सहा वर्षांनी, त्याचे शोधक आंद्रेई हेम आणि कोस्ट्या नोवोसेलोव्ह यांना भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले. इतकेच नाही तर ते आतापर्यंत बनविलेले सर्वात कठीण साहित्य आहे, आश्चर्यकारकपणे लवचिक आहे. भौतिक, रासायनिक आणि थर्मल ताण, परंतु प्रत्यक्षात ते अणूंचे एक परिपूर्ण जाळी आहे.
ग्राफीनमध्ये आकर्षक प्रवाहकीय गुणधर्म देखील आहेत, याचा अर्थ असा की जर ट्रान्झिस्टरसह इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, सिलिकॉनऐवजी ग्राफीनपासून बनवता आली तर, ती संभाव्यतः आजच्या कोणत्याही गोष्टीपेक्षा लहान आणि वेगवान असू शकतात. जर ग्राफीन प्लास्टिकमध्ये मिसळले तर त्याचे रूपांतर होऊ शकते. एक उष्णता-प्रतिरोधक, मजबूत सामग्री जी वीज देखील चालवते. शिवाय, ग्राफीन हे प्रकाशात सुमारे 98% पारदर्शक आहे, याचा अर्थ पारदर्शक टचस्क्रीन, प्रकाश-उत्सर्जक पॅनेल आणि अगदी सौर पेशींसाठी ते क्रांतिकारक आहे. नोबेल फाऊंडेशनने 11 वर्षे सांगितल्याप्रमाणे पूर्वी, "कदाचित आम्ही इलेक्ट्रॉनिक्सच्या आणखी एका सूक्ष्मीकरणाच्या मार्गावर आहोत ज्यामुळे संगणक भविष्यात अधिक कार्यक्षम बनतील."
2.) सरफेस माउंट रेझिस्टर. हे सर्वात जुने "नवीन" तंत्रज्ञान आहे आणि ज्यांनी संगणक किंवा सेल फोनचे विच्छेदन केले आहे त्यांच्यासाठी हे कदाचित परिचित आहे. पृष्ठभाग माउंट रेझिस्टर ही एक लहान आयताकृती वस्तू आहे, सामान्यतः सिरॅमिकची बनलेली असते, दोन्हीवर प्रवाहकीय कडा असतात. समाप्त. सिरॅमिक्सच्या विकासामुळे, जे जास्त शक्ती किंवा उष्णता नष्ट न करता विद्युत प्रवाहाचा प्रतिकार करतात, त्यामुळे पूर्वी वापरलेल्या जुन्या पारंपारिक प्रतिरोधकांपेक्षा श्रेष्ठ प्रतिरोधक तयार करणे शक्य झाले आहे: अक्षीय लीड प्रतिरोधक.
हे गुणधर्म आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स, विशेषत: कमी-पॉवर आणि मोबाइल उपकरणांमध्ये वापरण्यासाठी आदर्श बनवतात. जर तुम्हाला रेझिस्टरची आवश्यकता असेल, तर तुम्ही यापैकी एक SMD (सरफेस माउंट डिव्हाइसेस) वापरू शकता ज्यामुळे तुम्हाला प्रतिरोधकांसाठी आवश्यक असलेला आकार कमी करा किंवा वाढवा. समान आकाराच्या मर्यादांमध्ये तुम्ही त्यांना लागू करू शकता.
3.) सुपरकॅपॅसिटर.कॅपॅसिटर हे सर्वात जुन्या इलेक्ट्रॉनिक तंत्रज्ञानांपैकी एक आहेत. ते एका साध्या सेटअपवर आधारित आहेत ज्यामध्ये दोन प्रवाहकीय पृष्ठभाग (प्लेट, सिलेंडर, गोलाकार कवच इ.) एकमेकांपासून थोड्या अंतराने वेगळे केले जातात आणि दोन पृष्ठभाग समान आणि विरुद्ध चार्जेस राखण्यास सक्षम असतात. जेव्हा तुम्ही कॅपेसिटरमधून विद्युतप्रवाह पार करण्याचा प्रयत्न करता तेव्हा ते चार्ज होते आणि जेव्हा तुम्ही विद्युत प्रवाह बंद करता किंवा दोन प्लेट्स जोडता तेव्हा कॅपेसिटर डिस्चार्ज होतो. कॅपेसिटरमध्ये मोठ्या प्रमाणात ऍप्लिकेशन्स असतात, ज्यामध्ये ऊर्जा साठवण समाविष्ट असते. प्रकाशीत ऊर्जेचा जलद स्फोट आणि पायझोइलेक्ट्रिक इलेक्ट्रॉनिक्स, जेथे उपकरणाच्या दाबातील बदल विद्युत सिग्नल तयार करतात.
अर्थात, अगदी लहान अंतराने विभक्त केलेल्या अनेक प्लेट्स बनवणे केवळ आव्हानात्मकच नाही तर मूलभूतपणे मर्यादित आहे. साहित्यातील अलीकडील प्रगती-विशेषत: कॅल्शियम कॉपर टायटेनेट (CCTO)—लहान जागेत मोठ्या प्रमाणात शुल्क साठवू शकते: सुपरकॅपॅसिटर. ही सूक्ष्म उपकरणे जीर्ण होण्यापूर्वी अनेक वेळा चार्ज आणि डिस्चार्ज केली जाऊ शकतात;चार्ज आणि जलद डिस्चार्ज;आणि जुन्या कॅपॅसिटरच्या प्रति युनिट व्हॉल्यूमच्या 100 पट ऊर्जा साठवा. इलेक्ट्रॉनिक्सचे सूक्ष्मीकरण करताना ते गेम बदलणारे तंत्रज्ञान आहेत.
4.) सुपर इंडक्टर्स. “बिग थ्री” पैकी शेवटचा म्हणून, सुपरइंडक्टर हा 2018 पर्यंत बाहेर येणारा नवीनतम प्लेअर आहे. इंडक्टर हा मुळात चुंबकीय कोरसह वापरला जाणारा विद्युतप्रवाह असलेली कॉइल आहे. इंडक्टर त्यांच्या अंतर्गत चुंबकीय बदलांना विरोध करतात. फील्ड, म्हणजे जर तुम्ही त्यातून विद्युतप्रवाह वाहू देण्याचा प्रयत्न केला, तर ते काही काळ प्रतिकार करते, नंतर त्यातून मुक्तपणे प्रवाह वाहू देते आणि शेवटी तुम्ही विद्युतप्रवाह बंद केल्यावर पुन्हा बदलांना प्रतिकार करते. प्रतिरोधक आणि कॅपेसिटर सोबत, ते आहेत. सर्व सर्किट्सचे तीन मूलभूत घटक. परंतु पुन्हा, ते किती लहान असू शकतात याची मर्यादा आहे.
अडचण अशी आहे की इंडक्टन्स व्हॅल्यू इंडक्टरच्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळावर अवलंबून असते, जे लघुकरणाच्या दृष्टीने स्वप्नातील किलर आहे. परंतु क्लासिक चुंबकीय इंडक्टन्स व्यतिरिक्त, गतिज ऊर्जा इंडक्टन्सची संकल्पना देखील आहे: जडत्व विद्युत प्रवाह वाहून नेणारे कण स्वतःच त्यांच्या गतीतील बदलांना प्रतिबंधित करतात. ज्याप्रमाणे एका रेषेतील मुंग्यांनी त्यांचा वेग बदलण्यासाठी एकमेकांशी "बोलणे" आवश्यक आहे, त्याचप्रमाणे विद्युत प्रवाह वाहून नेणार्‍या कणांना, वेग वाढवण्यासाठी एकमेकांवर जोर लावावा लागतो. किंवा धीमा करा. बदलाचा हा प्रतिकार चळवळीची भावना निर्माण करतो. कौस्तव बॅनर्जी यांच्या नॅनोइलेक्ट्रॉनिक्स संशोधन प्रयोगशाळेच्या नेतृत्वाखाली, ग्राफीन तंत्रज्ञानाचा वापर करणारे एक गतिज ऊर्जा प्रेरक आता विकसित केले गेले आहे: आतापर्यंतची सर्वाधिक इंडक्टन्स घनता सामग्री.
5.) कोणत्याही उपकरणात ग्राफीन ठेवा.आता स्टॉक घेऊ.आमच्याकडे ग्राफीन आहे.आमच्याकडे रेझिस्टर, कॅपेसिटर आणि इंडक्टर्सच्या "सुपर" आवृत्त्या आहेत - लघु, मजबूत, विश्वासार्ह आणि कार्यक्षम. इलेक्ट्रॉनिक्समधील अल्ट्रा-मिनिएच्युरायझेशन क्रांतीमधील अंतिम अडथळा किमान सैद्धांतिकदृष्ट्या, कोणत्याही उपकरणाला (जवळजवळ कोणत्याही सामग्रीपासून बनवलेले) इलेक्ट्रॉनिक उपकरणात रूपांतरित करण्याची क्षमता आहे. हे शक्य करण्यासाठी, आम्हाला फक्त ग्राफीन-आधारित इलेक्ट्रॉनिक्सला आम्हाला पाहिजे असलेल्या कोणत्याही प्रकारच्या सामग्रीमध्ये एम्बेड करण्याची क्षमता आवश्यक आहे, लवचिक सामग्रीचा समावेश आहे. ग्राफीनमध्ये चांगली तरलता, लवचिकता, सामर्थ्य आणि चालकता आहे, हे मानवांसाठी निरुपद्रवी असले तरी ते या उद्देशासाठी आदर्श बनवते.
गेल्या काही वर्षांत, ग्राफीन आणि ग्राफीन उपकरणे अशा प्रकारे तयार केली गेली आहेत जी केवळ मूठभर प्रक्रियांद्वारे साध्य केली गेली आहेत जी स्वतःच बर्‍यापैकी कठोर आहेत. तुम्ही साध्या जुन्या ग्रेफाइटचे ऑक्सिडायझेशन करू शकता, ते पाण्यात विरघळवू शकता आणि रासायनिक बाष्पाने ग्राफीन बनवू शकता. डिपॉझिशन.तथापि, अशा प्रकारे ग्राफीन जमा करता येईल असे काही सब्सट्रेट्स आहेत. तुम्ही रासायनिक रीतीने ग्राफीन ऑक्साईड कमी करू शकता, परंतु जर तुम्ही असे केले तर तुम्हाला खराब दर्जाचे ग्राफीन मिळेल. तुम्ही यांत्रिक एक्सफोलिएशनद्वारे ग्राफीन देखील तयार करू शकता. , परंतु हे तुम्हाला तुम्ही तयार करत असलेल्या ग्राफीनचा आकार किंवा जाडी नियंत्रित करू देत नाही.
येथेच लेझर-कोरवलेल्या ग्राफीनमध्ये प्रगती झाली आहे. हे साध्य करण्याचे दोन मुख्य मार्ग आहेत. एक म्हणजे ग्राफीन ऑक्साईडने सुरुवात करणे. पूर्वीप्रमाणेच: तुम्ही ग्रेफाइट घ्या आणि त्याचे ऑक्सिडायझेशन करा, परंतु ते रासायनिकरित्या कमी करण्याऐवजी, तुम्ही ते कमी करा. लेसरसह. रासायनिकदृष्ट्या कमी केलेल्या ग्राफीन ऑक्साईडच्या विपरीत, हे उच्च-गुणवत्तेचे उत्पादन आहे जे सुपरकॅपॅसिटर, इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्स आणि मेमरी कार्ड्समध्ये वापरले जाऊ शकते.
तुम्ही पॉलीमाइड, उच्च-तापमानाचे प्लास्टिक आणि पॅटर्न ग्राफीन थेट लेसरसह देखील वापरू शकता. लेसर पॉलिमाइड नेटवर्कमधील रासायनिक बंध तोडतो आणि कार्बन अणू थर्मलली पातळ, उच्च-गुणवत्तेची ग्राफीन शीट तयार करण्यासाठी स्वतःची पुनर्रचना करतात. पॉलिमाइडने दर्शविले आहे. एक टन संभाव्य ऍप्लिकेशन्स, कारण जर तुम्ही त्यावर ग्राफीन सर्किट्स कोरू शकत असाल, तर तुम्ही मुळात पॉलिमाइडचा कोणताही आकार घालण्यायोग्य इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये बदलू शकता. यापैकी काहींची नावे सांगण्यासाठी, हे समाविष्ट आहे:
पण कदाचित सर्वात रोमांचक-लेसर-कोरीव ग्राफीनच्या नवीन शोधांचा उदय, उदय आणि सर्वव्यापीपणा पाहता- सध्या जे शक्य आहे त्या क्षितिजावर आहे. लेसर-कोरीव ग्राफीनसह, तुम्ही ऊर्जा काढू शकता आणि साठवू शकता: ऊर्जा-नियंत्रक उपकरण तंत्रज्ञान अयशस्वी होण्याचे सर्वात भयानक उदाहरण म्हणजे बॅटरी. आज, आम्ही जवळजवळ कोरड्या सेल रसायनांचा वापर विद्युत ऊर्जा साठवण्यासाठी करतो, हे शतकानुशतके जुने तंत्रज्ञान आहे. नवीन स्टोरेज उपकरणांचे प्रोटोटाइप, जसे की झिंक-एअर बॅटरी आणि सॉलिड-स्टेट लवचिक इलेक्ट्रोकेमिकल कॅपेसिटर तयार केले आहेत.
लेसर-कोरीव ग्राफीनच्या सहाय्याने, आम्ही केवळ ऊर्जा साठवण्याच्या पद्धतीत क्रांती घडवू शकत नाही, तर यांत्रिक उर्जेचे विजेमध्ये रूपांतर करणारी परिधान करण्यायोग्य उपकरणे देखील तयार करू शकतो: ट्रायबोइलेक्ट्रिक नॅनोजनरेटर्स. आम्ही सौर ऊर्जेमध्ये क्रांती करण्याची क्षमता असलेले उल्लेखनीय सेंद्रिय फोटोव्होल्टेइक तयार करू शकतो. लवचिक जैवइंधन पेशी देखील बनवू शकतात;शक्यता प्रचंड आहेत. उर्जा गोळा करणे आणि साठवणे या सीमेवर, क्रांती अल्पावधीतच होत असते.
शिवाय, लेसर-कोरीव केलेल्या ग्राफीनने अभूतपूर्व सेन्सर्सच्या युगाची सुरुवात केली पाहिजे. यामध्ये भौतिक सेन्सर्सचा समावेश होतो, कारण शारीरिक बदल (जसे की तापमान किंवा ताण) विद्युत गुणधर्मांमध्ये बदल घडवून आणतात जसे की प्रतिकार आणि प्रतिबाधा (ज्यामध्ये कॅपेसिटन्स आणि इंडक्टन्सचे योगदान देखील समाविष्ट आहे. .यामध्ये गॅस गुणधर्म आणि आर्द्रता मधील बदल ओळखणारी उपकरणे देखील समाविष्ट आहेत आणि – मानवी शरीरावर लागू केल्यावर – एखाद्याच्या महत्वाच्या लक्षणांमध्ये शारीरिक बदल आढळतात. उदाहरणार्थ, स्टार ट्रेक-प्रेरित ट्रायकॉर्डरची कल्पना त्वरीत कालबाह्य होऊ शकते फक्त एक महत्वाची चिन्हे मॉनिटरिंग पॅच जोडणे जे आपल्या शरीरातील कोणत्याही चिंताजनक बदलांबद्दल आपल्याला त्वरित सतर्क करते.
ही विचारसरणी एक संपूर्ण नवीन क्षेत्र देखील उघडू शकते: लेसर-कोरीव ग्राफीन तंत्रज्ञानावर आधारित बायोसेन्सर. लेसर-कोरीव ग्राफीनवर आधारित कृत्रिम घसा घशातील कंपनांवर लक्ष ठेवण्यास मदत करू शकतो, खोकला, आवाज, ओरडणे, गिळणे आणि होकार देणे यामधील सिग्नल फरक ओळखण्यात मदत करू शकतो. हालचाली. जर तुम्हाला एक कृत्रिम बायोरिसेप्टर तयार करायचा असेल जो विशिष्ट रेणूंना लक्ष्य करू शकेल, विविध परिधान करण्यायोग्य बायोसेन्सर डिझाइन करू शकेल किंवा विविध टेलीमेडिसिन ऍप्लिकेशन्स सक्षम करण्यात मदत करू इच्छित असेल तर लेझर-कोरीव ग्राफीनमध्ये देखील मोठी क्षमता आहे.
2004 पर्यंत ग्राफीन शीट तयार करण्याची पद्धत, किमान हेतुपुरस्सर, प्रथम विकसित केली गेली होती. त्यानंतरच्या 17 वर्षांत, समांतर प्रगतीच्या मालिकेने शेवटी मानवाच्या इलेक्ट्रॉनिक्सशी संवाद साधण्याच्या पद्धतीमध्ये क्रांती घडवून आणण्याची शक्यता समोर आणली आहे. ग्राफीन-आधारित उपकरणे तयार करण्याच्या आणि तयार करण्याच्या सर्व विद्यमान पद्धतींच्या तुलनेत, लेसर-कोरीव ग्राफीन त्वचेच्या इलेक्ट्रॉनिक्स बदलांसह विविध अनुप्रयोगांमध्ये साधे, मोठ्या प्रमाणात-उत्पादक, उच्च-गुणवत्तेचे आणि स्वस्त ग्राफीन पॅटर्न सक्षम करते.
नजीकच्या भविष्यात, ऊर्जा नियंत्रण, ऊर्जा साठवण आणि ऊर्जा साठवण यासह ऊर्जा क्षेत्रातील प्रगतीची अपेक्षा करणे वाजवी आहे. तसेच नजीकच्या काळात भौतिक सेन्सर्स, गॅस सेन्सर्स आणि अगदी बायोसेन्सरसह सेन्सर्समध्येही प्रगती होणार आहे. डायग्नोस्टिक टेलीमेडिसिन ऍप्लिकेशन्सच्या उपकरणांसह परिधान करण्यायोग्य वस्तूंमधून क्रांती येण्याची शक्यता आहे. खात्री करण्यासाठी, अनेक आव्हाने आणि अडथळे उरले आहेत. परंतु या अडथळ्यांना क्रांतिकारक सुधारणांऐवजी वाढीची आवश्यकता आहे. कनेक्ट केलेली उपकरणे आणि गोष्टींचे इंटरनेट वाढतच जात असल्याने, गरजा अल्ट्रा-स्मॉल इलेक्ट्रॉनिक्स हे नेहमीपेक्षा मोठे आहे. ग्राफीन तंत्रज्ञानातील नवीनतम प्रगतीसह, भविष्य अनेक मार्गांनी आधीच येथे आहे.