Yarı iletkenler, yeni malzemelerin keşfedilmesi ve endüstrinin de gelişmesiyle esnek plastik malzemelerde kullanılmak üzere kağıt inceliğinde üretilebilir duruma gelmiştir. Yarı iletkenlerin daha esnek olması, ışık yayan diyotlar, güneş pilleri ve transistörler gibi elektronik bileşenlerin farklı sektörlerde kullanılabilmesine öncülük etmiştir.
Georgia Tech araştırmacıları, elektrik akımını fazla kaybetmeyen ve kendi boyutunun %200’ünden fazla gerilebilen, deri tabakası gibi davranan yeni bir malzeme keşfetmişlerdir. Bu malzemenin fotodedektörleri geliştirebileceğinin yanı sıra giyilebilir sensörlerin ve implant malzemelerin gelişimine yardımcı olacağı da söyleniyor. Araştırmacılar, sentetik polimerlerden yapılmış ve elektrik akımını üretmek için ışığı emen bir elastomer fotodedektör cihaz için üç yıl boyunca araştırmalar yapmıştır. Günümüzde giyilebilir sağlık izleme fotodedektörlerine, parmak ucu nabız oksimetresi okuma cihazları örnek gösterilebilir.
Geleneksel esnek yarı iletkenlerin laboratuvarda zor koşullar altında mekanik özelliklerini ve güvenirliğini inceleyen George W. Woodruff ile Makine Mühendisliği Profesörü olan Dr. Olivier Pierron, esnek yarı iletkenlerin birkaç kez gerilim altında kalınca kırılması göz önüne alındığında, Georgia Tech bulgularının büyük bir gelişme olduğunu söyledi.
Northeastern Üniversitesi’nden Doçent Dr. Canek Fuentes-Hernandez: “Bir lastik bant veya insan derisi gibi yumuşak ve gerilebilir, ancak katı veya katı yarı iletkenlerin benzer elektriksel yarı iletken özelliklerine sahip bir şey düşünün. İç mekan aydınlatması için kullanılan bir ampulün ürettiğinden yaklaşık yüz milyon kat daha sönük ışık seviyelerini tespit etmek için gereken elektriksel performansı koruyan yarı iletkenlere gerilebilme özelliği kazandırabileceğimizi gösterdik.” dedi.
Profesör Dr. Kippelen, Youngrak Park’ın çalışmalarını inceledi. Youngrak Park’ın 3 yıla yakın araştırmasından sonra, süper yumuşak bir fotodedektörün yüksek performans özelliğini koruyarak üretilebilmesi için gerekli kimyasal bileşenlerini kombinasyonunun ortaya çıkardı. Ancak, tek bir katmanının insan saçından 1000 kat daha ince olduğu için malzemelerin gerilebilirliğini kanıtlamak oldukça zordur.
Fotoaktif katmanların mekanik özelliklerini ölçmenin zor olduğunu detayları ile anlatan Pierron: “Elektronik cihazlar tipik olarak çok kırılgandır, bu da sert alt tabakalar üzerinde üretilen geleneksel cihazlar için sorun teşkil etmez ancak yumuşak alt tabakaları kullandığınız anda bir sorun haline gelir.” dedi.
Cihazdan çıkan elektrik sinyallerini test etmek için, üzerine elektronik terminallerin gömülmesi gerekiyordu fakat bu terminallerinde esnek olması gerekiyordu, yoksa tüm cihaz sertleşebilir. Bu malzeme ilk olarak fotodedektörler de test edilmiş olsa da, esnekliğini ve stabilitesini göstermek için başka cihazlara da entegre edilip test edilmesine ihtiyaç vardır. Graham, bu malzemelerin ve cihazların, zeka sistemlerinin gelişmesinde katkısı olacağını belirtti.
Katı biyosensör kullanan kol saatleri, bileğin hareketinden dolayı tam olarak ölçüm yapamayabilir. Gabriel Chan’in söylediklerine göre esneyebilen elektronik cihazlara sahip olmak, tıbbi hastalıklarda biyometrik veri toplamak için daha avantajlı yerlere yerleştirilmelerine olanak sağlanacağını belirtmektedir.
Araştırma ekibi, yumuşak ve gerilebilir polimer karışımı malzemeler için farklı uygulamalar öngörüyor.
- Larrain insan gözlerinin geliştirilebileceğini, değiştirilebileceğini veya robotik gözlere uygulanacak sensörlerde,
- Fuentes, çiftçilerin akıllı tarım için ve
- Kippelen ise nükleer yakıt çevrimini izlemek için iyonlaştırıcı radyasyonu tespit etmede kullanılabileceği düşünmektedir.
Kaynaklar
1. https://techxplore.com/news/2021-12-soft-semiconductors-human-skin-ultra-low.html