Uzay, elektronik cihazlar için acımasız bir ortam. Dünya’nın koruyucu manyetik alanının ötesinde, uydular kozmik ışınlar ve yüksek enerjili parçacıklar tarafından bombardımana uğrar ve bu da hassas devreleri yavaş yavaş aşındırır. Zamanla, bu görünmez darbeler verileri bozabilir, bileşenlere zarar verebilir ve bir uzay aracının ömrünü kısaltabilir. Bu zorluğun üstesinden gelmek için mühendisler genellikle ağır kalkanlar ekler, ancak bu ekstra ağırlık fırlatma maliyetlerini artırır ve bir görevin taşıyabileceği yükü sınırlar.
Radyasyona dayanıklı elektronik devre tasarımı
Fudan Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi bu soruna ilginç bir çözüm sunuyor. Elektronik cihazları, radyasyonun neredeyse hiç zarar vermediği kadar ince ve sağlam bir malzemeden üretiyorlar. Test edildiğinde, atom kalınlığındaki iletişim sistemleri sadece yörüngede aylarca hayatta kalmakla kalmadı, daha sert uzay ortamlarında yüzyıllarca dayanacağı tahmin ediliyor.
Araştırmacılar, yaklaşık 0,7 nanometre kalınlığında, sadece bir atom katmanı kalınlığında üretilebilen bir bileşik olan molibden disülfür (MoS₂) kullandılar. Bu ölçekte, gelen radyasyonun zarar verebileceği çok az malzeme vardır. Teoride, enerjik parçacıklar, geleneksel silikon çiplerde tipik olarak görülen kusurları oluşturmadan bu kadar ince tabakalardan geçer. Bu fikri pratik bir şeye dönüştürmek için ekip önce 4 inçlik bir gofret üzerinde büyük, homojen bir tek katmanlı MoS₂ tabakası yetiştirdi. Bu gofretten, elektronik devrelerin temel yapı taşları olan transistörleri ürettiler.
Bu transistörler daha sonra 12 ila 18 gigahertz arasında çalışan tamamen işlevsel bir radyo frekansı (RF) iletişim sistemine monte edildi. Daha da önemlisi, sistem hem vericileri hem de alıcıları içeriyordu, yani gerçek uydularda kullanılanlara benzer sinyaller gönderip alabiliyordu. Çalışmanın yazarları: “4 inçlik gofret ölçekli tek katmanlı 2D MoS₂ işlemine dayanarak, uzayda iletişim için hem vericilere hem de alıcılara sahip atomik katmanlı transistör tabanlı radyasyona dayanıklı bir radyo frekansı (RF, 12-18 GHz) sistemi uyguluyoruz” diye belirtiyor.
