تراشه‌ای که هم جان‌سخت است، هم دوستدار طبیعت!
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، زباله‌های الکترونیکی به یکی از سریع‌ترین مشکلات زیست‌محیطی در حال رشد جهان تبدیل شده‌اند. میلیارد‌ها دستگاه الکترونیکی سبک، چه ردیاب‌های تناسب اندام، چه چسب‌های پایش سلامت یا ایمپلنت‌های کوتاه‌مدت، پس از استفاده محدود دور انداخته می‌شوند.
بازیافت اکثر آنها دشوار است و در نهایت به محل‌های دفن زباله یا کوره‌های زباله‌سوز ریخته می‌شوند و مواد شیمیایی سمی و فلزات سنگین را در محیط زیست آزاد می‌کنند. با ادغام مداوم لوازم الکترونیکی در زندگی روزمره، نیاز به جایگزین‌های پایدار هرگز تا این حد ضروری نبوده است.
اکنون، تیمی از موسسه علوم و فناوری کره (KIST) ممکن است راه حلی پیدا کرده باشد. آنها یک دستگاه حافظه قابل حل در آب ساخته‌اند که قابلیت‌های قوی ذخیره‌سازی داده را با زیست‌تخریب‌پذیری کامل ترکیب می‌کند. دکتر سانگو چو و دکتر یونگو جو رهبری این تحقیق مشترک را بر عهده داشتند.
فناوری ذخیره‌سازی داده‌های سازگار با محیط زیست
در هسته این دستاورد، ماده‌ای به نام PCL-TEMPO قرار دارد. این پلیمر، پلی‌کاپرولاکتون (PCL)، یک ماده زیست‌تخریب‌پذیر، را با TEMPO، یک مولکول آلی که می‌تواند اطلاعات الکتریکی را ذخیره کند، ترکیب می‌کند. نتیجه، یک دستگاه حافظه است که تحت فشار به طور قابل اعتمادی عمل می‌کند و وقتی دیگر نیازی به آن نباشد، به طور طبیعی تجزیه می‌شود.
بیشتر تلاش‌های قبلی برای ساخت قطعات الکترونیکی حل‌شونده از دوام پایین و ضعف در حفظ داده‌ها رنج می‌بردند. این ماده جدید این وضعیت را تغییر می‌دهد. این ماده به طور دقیق بین سیگنال‌های روشن و خاموش در طول یک میلیون چرخه تمایز قائل می‌شود و داده‌ها را برای بیش از ۱۰، ۰۰۰ ثانیه حفظ می‌کند. همچنین پس از ۲۵۰ عملیات نوشتن-پاک کردن، عملکرد خود را حفظ می‌کند.
این امر باعث می‌شود که این دستگاه نه تنها برای استفاده در مراحل اثبات مفهوم، بلکه برای کاربرد‌های دنیای واقعی که در آنها پایداری و طول عمر اهمیت دارد، حتی در دستگاه‌های موقت، نیز مناسب باشد.
ایمپلنت‌ها به طور ایمن در بدن تجزیه می‌شوند
آنچه این ماده را متمایز می‌کند، زیست‌سازگاری آن است. می‌توان آن را با خیال راحت در بدن انسان کاشت و طوری طراحی کرد که فقط در صورت نیاز تجزیه شود. محققان می‌توانند ضخامت و ترکیب لایه محافظ بیرونی را تنظیم کنند تا زمان شروع تخریب را کنترل کنند. پس از حل شدن لایه بیرونی، این ماده در حدود سه روز در آب ناپدید می‌شود و هیچ اثری از خود باقی نمی‌گذارد.
چنین دقتی، این ماده را برای استفاده پزشکی بسیار امیدوارکننده می‌کند. ایمپلنت‌های جراحی ساخته شده از این ماده می‌توانند پس از عمل به طور طبیعی تجزیه شوند و بیماران را از مراحل برداشتن ایمپلنت بی‌نیاز کرده و هزینه‌های مراقبت‌های بهداشتی را کاهش دهند.
دکتر چو گفت: «این دستاورد از نظر فناوری بسیار مهم است، زیرا اولین نمونه از ادغام خودنابودی فیزیکی در یک دستگاه حافظه ارگانیک با کارایی بالا را نشان می‌دهد.»
بر محدودیت‌های دستگاه‌های ارگانیک غلبه می‌کند
قطعات الکترونیکی ارگانیک اغلب با مشکل دوام مواجه هستند، اما این دستگاه حافظه‌دار این روند را می‌شکند. این قطعه با حفظ یکپارچگی و عملکرد خود، ۳۰۰۰ چرخه خمش را با اطمینان پشت سر گذاشت. این ویژگی، آن را برای پوشیدنی‌های یکبار مصرف، سیستم‌های نظارت بر سلامت و حتی کاربرد‌های نظامی که در آنها استفاده یکباره مهم است، مناسب می‌کند.
فراتر از کاشتنی‌ها، این فناوری می‌تواند در سیستم‌های ذخیره‌سازی داده‌های سازگار با محیط زیست و ابزار‌های نظارتی موقت، در هر جایی که وسایل الکترونیکی به طور خلاصه استفاده و دور انداخته می‌شوند، به کار گرفته شود.
دکتر چو خاطرنشان کرد که این تیم به دنبال گسترش قابلیت‌های این ماده است. او گفت: در آینده، هدف ما این است که با ترکیب قابلیت‌های خودترمیمی و واکنش‌پذیری نوری، این ماده را به یک «دستگاه الکترونیکی گذرای هوشمند» تبدیل کنیم و تجاری‌سازی نسل بعدی دستگاه‌های زیست‌الکترونیک و سازگار با محیط زیست را تسریع بخشیم.
با افزایش تقاضا برای فناوری پایدار، نوآوری‌هایی مانند این، مسیری رو به جلو ارائه می‌دهند که کاربرد بالا را با یک خروج پاک ترکیب می‌کند.