أول ترانزستور حراري في العالم

تم تصنيع ترانزستور عضوي حرارى بواسطة كلًا من «دان جاو» و«سيمون فابيانو» – (Dan Zhao and Simone Fabiano) في مختبر الإلكترونيات العضوية بجامعة «لِنكوبينج» – (Linköping University). ارتفاع درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة كافٍ لإحداث تعديل ملحوظ للتيار في هذا الترانزستور. ونُشرت النتائج في مجلة «نيتشر كوميُنيكيشنز» (Nature Communications).

يقول البروفيسور «كزافييه كريسبن» – (Xavier Crispin) من مختبر الإلكترونيات العضوية، بجامعة لينكوبينج: «نحن لأول مرة في العالم نقدم دائرة منطقية، بالتحديد ترانزستور، تتحكم بها إشارة حرارية بدلًا من إشارة كهربية».

يفتح الترانزستور الحراري السبيل للعديد من التطبيقات الجديدة، مثل رصد الاختلافات الصغيرة في درجات الحرارة، واستخدام الضمادات الطبية الوظيفية في متابعة عملية الشفاء.

ومن الممكن أيضًا إنتاج دوائر تتحكم بها الحرارة الموجودة في أشعة الضوء تحت الحمراء للاستخدام في الكاميرات الحرارية وغيرها من التطبيقات. إن حساسيتها العالية للحرارة، والأعلى بمئة مرة من المواد الحرارية التقليدية، تعني أنه يكفي استخدام موصل واحد من المحلول الإليكتروليتي الحساس للحرارة، والذي يعمل بمثابة جهاز استشعار، إلى دائرة الترانزستور. فيمكن دمج جهاز استشعار واحد مع ترانزستور واحد لإنشاء «بكسل ذكية» – (smart pixel).

على سبيل المثال، يمكن استخدام مصفوفة من البكسل الذكية بدلًا من أجهزة الاستشعار التي تستخدم حاليا لرصد الأشعة تحت الحمراء في الكاميرات الحرارية. مع المزيد من التطوير، يمكن للتكنولوجيا الجديدة إتاحة وضع كاميرا حرارية في هاتفك المحمول بتكلفة منخفضة، لأن المواد المطلوبة ليست باهظة الثمن أو نادرة أو خطرة.

بُني الترانزستور الحرارى على البحث الذي أُجري في العام الماضي، والذي أدى إلى إنتاج مكثف فائق (supercapacitor) يُشحن بواسطة أشعة الشمس. في المكثف، تُحَوَّل الحرارة إلى كهرباء يمكن تخزينها بعد ذلك في المكثف لحين الحاجة إليها.

بحث الباحثون في مختبر الإلكترونيات العضوية بين البوليمرات الموصِلة، وأنتجوا محلولًا إلكتروليتيًا سائلًا له القدرة على تحويل التدرج في درجة الحرارة إلى جهد كهربائي أكبر 100 مرة من المحاليل الإلكتروليتية المستخدمة سابقًا. يتكون المحلول الإلكتروليتي السائل من الأيونات وجزيئات البوليمر الموصلة.

الأيونات موجبة الشحنة صغيرة وتتحرك بسرعة، بينما جزيئات البوليمر سالبة الشحنة، كبيرة، وثقيلة. عندما يتم تسخين جانب واحد، تتحرك الأيونات الصغيرة بسرعة نحو الجانب البارد وينشأ فرق الجهد.

يقول «كريسبن»: «عندما أثبتنا أن المكثف يعمل، بدأنا في البحث عن التطبيقات الأخرى للإلكترولَيت».
وقد أظهر الباحثان بعد ساعات طويلة في المختبر، أنه من الممكن تمامًا بناء دوائر إلكترونية يتم التحكم فيها بواسطة إشارة حرارية.

ترجمة : ساره جمال
تدقيق: أحمد اليماني
المصدر