يمكن لدوائر الأوريغامي ثلاثية الأبعاد أن تُحدث ثورة في التصاميم الإلكترونية

يقوم فن طي الورق الياباني المعروف بالأوريغامي بإنشاء هياكل معقدة ثلاثية الأبعاد من ورق مسطح ثنائي الأبعاد. في حين أن إنشاء بجعة ورقية قد يكون أمرًا مثيرًا للاهتمام، فإن فكرة إنشاء دوائر ثلاثية الأبعاد بناءً على مبادئ تصميم مماثلة هي ببساطة فكرة محيرة للعقل. هذا البحث الذي يبدو وكأنه خيال علمي هو مشروع قام جيوونج بارك وزملاؤه من جامعة شيكاغو بتطويره خلال السنوات القليلة الماضية.

أدى تركيز بارك على التوليف وتصنيع الأجهزة على نطاق واسع باستخدام مواد رقيقة جدًا إلى تحسينات في النماذج ثنائية الأبعاد وإدخال أجهزة متكاملة رأسيًا ثلاثية الأبعاد. وسيقدم تفاصيل بناء دائرتهم وتطبيقاتها المحتملة في الندوة والمعرض الدولي الرابع والستين لـ AVS، الذي سيعقد في الفترة من 29 أكتوبر إلى نوفمبر. 3، 2017، في تامبا، فلوريدا.

استخدام مواد رقيقة ذريًا، بارك يجمع على نطاق واسع دوائر متكاملة والتي يمكن تجميعها معًا بشكل جانبي لتكوين وحدة ثنائية الأبعاد. وفي أحدث مشروع له، قام فريقه بدمج هذه الوحدات ثنائية الأبعاد عموديًا لإنتاج مجموعات ثلاثية الأبعاد.

لقد تم تطوير الدوائر تقليديًا باستخدام منصات ركيزة ضخمة، مثل السيليكون، وحتى وقت قريب لم تكن قادرة على العمل بشكل مستقل. إن الدوائر المعتمدة على مواد رقيقة ذريًا فقط تحرر الأبحاث من هذه القيود التقليدية. كما أن الجمع بين العديد من وحدات البناء فائقة الرقة يسمح أيضًا بدمج الخصائص الكهربائية والحرارية المختلفة داخل نفس الدائرة، مما يؤدي إلى زيادة الوظائف بشكل كبير.

"بالنسبة لأبحاثنا، نقوم أولاً بتوليد جزيئات رقيقة ذريًا ورق بألوان مختلفة تمثل خصائص كهربائية أو بصرية أو حرارية مختلفة. نحن نجمعهم في الاتجاه الجانبي، أي ما يعادل الخياطة. ونضعها فوق بعضها البعض، وهو ما يعد تكاملًا رأسيًا. وقال بارك: "من خلال القيام بذلك، نحاول تطوير دوائر متكاملة واسعة النطاق تعمل بكامل طاقتها باستخدام هذه المواد الرقيقة ذريًا كوحدات بناء ثنائية الأبعاد أو ورق ملون".

استخدام هذه رقيقة جدا مواد، على عكس المكونات والموارد النموذجية، يسمح بدائرة أصغر، ولكن من المدهش أنها ليست دائرة صغيرة مجهريًا وبالتالي يصعب التعامل معها. يتم تجميع المكونات ثنائية الأبعاد بطريقة يمكن رؤيتها باستخدام مجهر ضوئي بسيط أو حتى بالعين المجردة ويمكن التعامل معها وفقًا لذلك.

التطبيقات المحتملة لهذه التكنولوجيا واسعة النطاق أيضًا. على غرار الطريقة التي يتم بها تطبيق الطي على الأشياء المستخدمة في الحياة اليومية، مثل المظلات أو المظلات، المتكاملة الدوائر ستكون قادرة على احتواء مساحة سطحية كبيرة في حجم مكثف نسبيًا. يمكن تطبيق الوظيفة في هذا السياق على مجموعة متنوعة من الأجهزة الجديدة باستخدام قدرات الدوائر المكثفة.

"ما نحن مهتمون بتطويره هو هذه الآلية المتمثلة في أخذ كل هذه الأسطح وعناصر الأجهزة وطيها في مساحات ضيقة. وقال بارك: “بناءً على ذلك، نريدهم أن ينتشروا على أسطح وظيفية كبيرة حقًا”.