– IBS, pengembangan bahan nanokomposit kuantum dot semikonduktor regangan tinggi
– Deteksi cahaya tampak yang tepat bahkan ketika bentuknya berubah
| Diagram skematik teknologi yang mengkompensasi kinerja yang diturunkan oleh deformasi fisik melalui teknik pembelajaran mesin.[IBS 제공] |
[헤럴드경제=구본혁 기자] Sebuah tim peneliti Korea telah mengembangkan teknologi sumber yang akan mempercepat pengembangan proses semikonduktor, retina buatan, dan perangkat optoelektronik dengan elastisitas yang sangat baik.
Pusat Penelitian Nanopartikel Institut Sains Dasar (IBS) Donghee Son (Asisten Profesor, Departemen Teknik Elektronik, Elektro dan Komputer, Universitas Sungkyunkwan), Daehyung Kim (Asisten Profesor, Departemen Teknik Kimia dan Biologi, Universitas Nasional Seoul), dan Taekhwan Hyun, Kepala Kelompok Riset (Ketua Profesor, Departemen Teknik Kimia dan Biologi, Universitas Nasional Seoul) tim riset gabungan dalam berbagai bentuk. Kami telah mengembangkan perangkat nano yang dapat diregangkan yang dapat secara tepat mendeteksi cahaya di wilayah yang terlihat bahkan jika berubah bentuk.
Mata manusia, yang memiliki bentuk bola, dapat dengan tepat mendeteksi cahaya dalam berbagai panjang gelombang tanpa penurunan penglihatan bahkan ketika kelengkungan berubah, tetapi perangkat elektronik kehilangan kemampuan penginderaan cahayanya ketika bentuknya berubah. Tim peneliti mengembangkan bahan semikonduktor kuantum dot nanokomposit yang sangat elastis dengan mensintesis titik-titik kuantum, polimer semikonduktor organik, dan polimer elastis seperti karet dalam rasio optimal untuk mensimulasikan fungsi mata manusia. Dengan menerapkan pembelajaran mesin ke array fototransistor multi-lapisan tipe matriks aktif yang dibuat berdasarkan bahan-bahan ini, ia dirancang untuk secara akurat mendeteksi berbagai cahaya bahkan jika bentuknya berubah.
Tim peneliti memperhatikan pemisahan fase antara titik-titik kuantum di elastomer dan bahan semikonduktor organik yang muncul di bahan nanokomposit. Ketika material diregangkan, celah antara titik-titik kuantum melebar dan kinerja listrik menurun.
Dengan menerapkan teknik pembelajaran mesin, sifat fisik perangkat elektronik yang dapat diregangkan ditambahkan dan stabilitas kinerja fotolistrik ditingkatkan. Performa listrik dari perangkat elektronik yang dapat diregangkan harus dijaga konstan meskipun deformasi eksternal konstan. Namun, ketika diregangkan, tidak mungkin mengembalikan bahan karet sepenuhnya, jadi ada batas penurunan kinerja listrik secara bertahap. Untuk mengatasinya, tim peneliti menumpuk susunan fototransistor dengan sensitivitas cahaya yang berbeda dalam struktur berlapis-lapis untuk mendeteksi cahaya dalam berbagai panjang gelombang sambil menerapkan deformasi fisik. Penurunan performa kelistrikan yang terjadi saat ini diperbaiki dengan teknik machine learning.
Semua bahan yang merupakan susunan fototransistor yang dikembangkan kali ini kompatibel dengan proses semikonduktor, dan ini sangat berarti karena dapat sangat meningkatkan integrasi perangkat. Bahan elastis yang ada berubah bentuk atau meleleh dalam proses semikonduktor, sehingga sulit untuk membuat perangkat dengan bentuk dan ukuran yang diinginkan. Bahan elastis yang dikembangkan kali ini dapat digunakan dalam proses semikonduktor, sehingga tingkat integrasinya jauh lebih tinggi dari sebelumnya, dan dimungkinkan untuk membuat perangkat dengan ukuran yang lebih kecil, sehingga realisasi resolusi tinggi dimungkinkan.
 |
| Taek-Hwan Hyun, Kepala Pusat Penelitian IBS.[IBS 제공] |
Secara khusus, diharapkan dapat diterapkan sebagai elemen kunci dalam kamera sudut lebar atau teknologi retina buatan yang membutuhkan resolusi tinggi. Perangkat elastis berbasis bahan anorganik yang ada menggunakan kabel berbentuk serpentin untuk melindungi perangkat dari deformasi fisik. Ketika deformasi fisik terjadi, jarak antar elemen berkurang, sehingga resolusi berkurang dan kepadatan perangkat berkurang karena area kabel yang tidak perlu. Perangkat yang dikembangkan kali ini dapat digunakan sebagai teknologi inti untuk retina buatan dengan mendeteksi cahaya dengan resolusi tinggi meskipun ditekuk atau diregangkan.
Profesor Donghee Son berkata, “Konvergensi antara bahan optoelektronik berkekuatan tinggi dan teknologi manufaktur perangkat dan teknik pembelajaran mesin akan menjadi kunci penting untuk mewujudkan retina buatan.”
Direktur Hyun Taek-hwan mengatakan, “Metode pembuatan nanokomposit yang dikembangkan dapat diterapkan pada produksi bahan nano yang dapat diregangkan dengan sangat fungsional karena dapat menggabungkan berbagai jenis bahan nano, polimer, dan elastomer serta bahan optik.”
Hasil penelitian ini dipublikasikan secara online pada 8 Juli di Nature Nanotechnology, jurnal ilmiah internasional paling bergengsi di bidang nanoteknologi.
