في خطوة مثيرة نحو مستقبل الإلكترونيات، قام فريق من الباحثين في جامعة بنسلفانيا بتطوير حاسوب جديد يستخدم تكنولوجيا أشباه الموصلات المعدنية-الأكسيدية المكملة (CMOS) دون الاعتماد على السيليكون. تمثل هذه الخطوة قفزة نوعية نحو الأجهزة الإلكترونية الأرق والأسرع والأقل استهلاكًا للطاقة.
الابتعاد عن السيليكون: خطوة نحو المستقبل
يعتمد معظم الأجهزة الإلكترونية الحديثة على تكنولوجيا السيليكون، والتي قادت التطورات الكبيرة في مجال الإلكترونيات على مدى العقود الماضية. ولكن مع تقلص حجم الأجهزة السيليكونية، بدأت أداؤها في التراجع. وهنا تأتي أهمية المواد ثنائية الأبعاد، التي تحتفظ بخصائصها الإلكترونية الرائعة حتى عند سمكها الذري.
أوضح البروفيسور سبترشي داس، قائد البحث، أن تكنولوجيا CMOS تتطلب وجود نوعين من أشباه الموصلات لتعمل بكفاءة عالية مع استهلاك منخفض للطاقة. وقد كان هذا التحدي يمثل عقبة كبيرة أمام الانتقال إلى ما بعد السيليكون.
الاعتماد على المواد ثنائية الأبعاد
للمرة الأولى، نجح الباحثون في بناء حاسوب CMOS بالكامل من مواد ثنائية الأبعاد، باستخدام ثاني كبريتيد الموليبدينوم لترانزستورات النوع n وثنائي سيلينيد التنغستن لترانزستورات النوع p. تم تصنيع أكثر من 1000 ترانزستور من كل نوع باستخدام عملية الترسيب الكيميائي بالبخار المعدني العضوي (MOCVD).
سمحت هذه العملية للباحثين بضبط الجهد العتبي لكل من الترانزستورات من النوعين، مما أتاح بناء دوائر CMOS المنطقية الوظيفية بالكامل.
تحديات وفرص جديدة
رغم أن تردد العمل للحاسوب الجديد أقل من الحواسيب التقليدية القائمة على السيليكون، إلا أنه قادر على تنفيذ عمليات منطقية بسيطة عند ترددات تصل إلى 25 كيلوهرتز. وهذا يمثل بداية مشجعة لتكنولوجيا الحواسيب ثنائية الأبعاد.
تم تطوير نموذج حسابي لمحاكاة أداء الحاسوب الجديد ومقارنته بتكنولوجيا السيليكون الحالية، مما أظهر إمكانيات كبيرة للتحسين في المستقبل.
الخاتمة
يعد هذا التطور خطوة هامة نحو استغلال المواد ثنائية الأبعاد في تحسين الإلكترونيات. ومع أن الأبحاث في هذا المجال ما زالت في بدايتها مقارنة بتكنولوجيا السيليكون، إلا أن التقدم السريع يبشر بمستقبل واعد. يدين الباحثون بالشكر لمؤسسات مثل منصة الابتكار في المواد ثنائية الأبعاد بجامعة بنسلفانيا التي وفرت الأدوات اللازمة لتحقيق هذا الإنجاز.
