במהלך פעולת הטרנזיסטור, נוצרת תעלת חור, בעוד ששכבה חשמלית כפולה המושרה על ידי קטיון
חוקרים מאוניברסיטת סיאול הלאומית פיתחו טרנזיסטור אלקטרוכימי אורגני פולט אור במתח נמוך במיוחד, שיכול לבצע בו זמנית עיבוד אותות, זיכרון ופליטת אור בתוך התקן מוליך למחצה יחיד. על ידי החדרת משפר הובלת יונים לתעלת מוליך למחצה פולימרי פולט האור, הצוות אפשר יצירת שכבה כפולה חשמלית בממשק אלקטרודת הניקוז, מה שמאפשר הזרקת אלקטרונים יעילה מבלי להסתמך על מתחים גבוהים או סימום מסוג n לא יציב המשמש בגישות קונבנציונליות.
כתוצאה מכך, המכשיר שמר על מבנה פשוט של שכבה פעילה אחת, תוך השגת פעולה במתח נמוך ופליטת אור רחבה ומוצמדת למרחב, יחד עם פונקציונליות של עיבוד אותות נוירומורפיים.
העבודה מתפרסמת בכתב העת Nature Materials.
מוצרי אלקטרוניקה לבישים מתפתחים במהירות מעבר לשעונים חכמים ומשקפיים חכמים לפלטפורמות ידידותיות למשתמש מהדור הבא, עם התרחבות עתידית לכיוון מכשירים על העור והתקנים מושתלים.
בפרט, מכשירים לבישים על העור, יחד עם טכנולוגיות מוליכים למחצה משולבות המשלבות פונקציות חישה, עיבוד אותות, זיכרון ותצוגה בפלטפורמה אחת, נחשבים לטכנולוגיות מפתח המאפשרות את שירותי הבריאות מהדור הבא ואת תעשיית האלקטרוניקה העתידית.
לאחרונה, אלקטרוניקה לבישה התקדמה מעבר לגילוי אותות ביולוגיים פשוט לכיוון עיבוד אותות והדמיה בזמן אמת.
עם זאת, עד כה, פונקציות אלו יושמו בדרך כלל באמצעות התקנים מחוברים נפרדים, מה שהביא למבנים מורכבים, רכיבים מגושמים ונוקשים וצריכת אנרגיה גבוהה. לכן, שילוב פונקציות מרובות בתוך ארכיטקטורת התקן פשוטה הפך לאתגר מרכזי.
1. מדוע המכשירים הנוכחיים אינם עומדים בציפיות
טרנזיסטורים פולטי אור אורגניים משכו תשומת לב כמועמדים מבטיחים לאלקטרוניקה לבישה מהדור הבא, משום שהם יכולים לשלב פונקציות של טרנזיסטור ודיודה פולטת אור במכשיר יחיד.
עם זאת, טרנזיסטורים אורגניים קונבנציונליים בעלי מבנה אלקטרודה רוחבי דורשים מתחי הפעלה גבוהים של 80 עד 180 וולט בגלל המרחק הארוך בין האלקטרודות ומחסום הזרקת האלקטרונים הגדול.
אפילו כאשר משתמשים בסימום יונים אלקטרוכימי כדי להוריד את מתח ההפעלה, עדיין נדרש יותר מ-3.5 וולט, ואזור הפליטה נשאר צר ולא יציב, מה שמגביל את השימוש המעשי בצגים אמיתיים ובמערכות אלקטרוניות לבישות חכמות.
2. כיצד פועל הטרנזיסטור החדש
צוות המחקר פיתח טרנזיסטור אלקטרוכימי אורגני פולט אור במתח נמוך במיוחד, המשלב עיבוד אותות, זיכרון ופליטת אור בתוך טרנזיסטור אורגני יחיד.
על ידי שילוב משפר הובלת יונים בשכבה הפעילה כדי לגרום להיווצרות שכבה חשמלית כפולה בממשק האלקטרודה, הצוות הציג מנגנון חדש להזרקת אלקטרונים יעילה מבלי להסתמך על מתחים גבוהים או סימום לא יציב המשמשים בגישות קונבנציונליות.
זה איפשר פליטת אור אפילו במתחים < 3.5 וולט, שנחשבו בעבר נמוכים מדי לפעולה, תוך שמירה על אזור פליטה רחב ויציב.
המכשיר הציג גם מאפייני עיבוד אותות וזיכרון, כאשר תגובות מצטברות תחת גירויים חוזרים ונשמרות לאורך זמן, והודגם עוד במערכת תצוגה גמישה לבישה המופעלת על ידי שתי סוללות 1.5 וולט בלבד.
מחקר זה מראה כי ניתן להשיג בו זמנית פליטת אור יציבה ופונקציונליות חכמה אפילו בארכיטקטורה פשוטה של שכבה פעילה אחת, ובכך להרחיב מאוד את הפוטנציאל של טרנזיסטורים אורגניים עבור יישומים לבישים.
3. השפעה פוטנציאלית על מכשירים לבישים
מחקר זה משמעותי בכך שהוא משלב עיבוד אותות, זיכרון ופליטת אור במכשיר יחיד, ובכך מפחית את המגבלות של מערכות אלקטרוניות לבישות קונבנציונליות הדורשות ייצור וחיבור של רכיבים נפרדים מרובים.
בפרט, על ידי הדגמת תגובות מצטברות ותגובות שומרות לגירויי קלט, היא מדגישה את הפוטנציאל של אלקטרוניקה מהדור הבא שיכולה לעבד מידע ולהציג את התוצאה באופן מיידי באמצעות אור.
בעוד שמכשירים לבישים קונבנציונליים מקשים על משתמשים לבדוק אותות שנמדדו בזמן אמת תוך כדי תנועה, טכנולוגיה זו מצביעה על ניטור בזמן אמת ומסירת מידע מיידית.
היא צפויה להתרחב ליישומים כגון שיקום, טיפול חירום בחולים, ניטור פעילות גופנית, אלקטרוניקה על העור וטיפול רפואי חכם, ועשויה לשמש כטכנולוגיה מאפשרת מרכזית עבור תעשיות קשורות.
פרופסור טאה-וו לי הוכיח תחרותיות מחקרית מובילה עולמית באמצעות פרסומים רצופים בכתבי עת Science and Nature בשנת 2026.
עבודה זו חורגת מעבר להתקנים פולטי אור קונבנציונליים על ידי שילוב פונקציות פליטת אור, עיבוד אותות וזיכרון בהתקן מוליך למחצה יחיד במתח נמוך, ומציגה כיוון חדש לאלקטרוניקה לבישה חכמה מהדור הבא.
פרופסור טאה-וו לי, שעמד בראש המחקר, אמר כי "עבודה זו משמעותית במיוחד בכך שהיא מדגימה שניתן לשלב את כל הפונקציות בתוך התקן מוליך למחצה יחיד, ללא צורך לייצר ולחבר בנפרד יחידות עיבוד, זיכרון ותצוגה."
הוא הוסיף, "בהמשך, אנו מתכננים לפתח טכנולוגיה זו לפלטפורמת מוליכים למחצה על העור, הניתנת ליישום לעור מלאכותי חכם ולטיפול רפואי לביש."
טכנולוגיה זו משמעותית גם בכך שהיא חורגת ממוליכים למחצה פולטי אור קונבנציונליים על ידי הדגמת רב-תכליתיות בהתקן מוליך למחצה יחיד במתח נמוך.
במובן זה, הוא מציג כיוון חדש עבור מוצרי אלקטרוניקה חכמים לבישים על העור המאפשרים אינטראקציה בזמן אמת בין בני אדם למכונות.
זמן פרסום: 22 ביוני 2026