یک مرکز اپتوالکترونیک به رهبری دانشگاه واشینگتن دومین نوبت بودجه را از بنیاد ملی علوم ایالات متحده دریافت کرده است و کار بر مواد و ابزارهایی را که نور و الکترونیک را در هم می‌آمیزند، پنج سال دیگر ادامه می‌دهد. این جایزه به مرکز بنیاد ملی علوم برای یکپارچه‌سازی مواد اپتوالکترونیک مدرن برحسب تقاضا، یا NSF IMOD، امکان می‌دهد پژوهش‌های خود را درباره کاربردهای احتمالی در نمایشگرها، ارتباطات امن و رایانش آینده ادامه دهد.
نکات کلیدی
- NSF IMOD در سال ۲۰۲۱ به‌عنوان یک مرکز علم و فناوری بنیاد ملی علوم تأسیس شد.
- جایزه تازه، فعالیت مرکز را برای پنج سال دیگر تمدید می‌کند.
- انتظار می‌رود بنیاد ملی علوم در این دوره پنج‌ساله ۲۲ میلیون دلار تأمین کند.
- این مرکز از پژوهشگران ۱۴ دانشگاه در آمریکا تشکیل شده و دانشگاه واشینگتن آن را هدایت می‌کند.
- پژوهش‌های جاری شامل نقاط کوانتومی، پیوندهای ارتباطی کوانتومی نوری و مواد اپتوالکترونیک برای فناوری اطلاعات است.
این بودجه برای دانشجویان و کارآموزان چه معنایی دارد؟
این تمدید بودجه، مسیر آموزشی‌ای را حفظ می‌کند که به دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشجویان کارشناسی و دانش‌آموزان جوان‌تر می‌رسد. کارآموزان NSF IMOD در یک دوره تابستانی یک‌هفته‌ای در دانشگاه واشینگتن شرکت می‌کنند که شیمی سنتز، مکانیک کوانتومی، نظریه مولکولی و کارهای عملی مانند ساخت و آزمون دیودهای نورگسیل لایه‌نازک را در بر می‌گیرد.
دانشجویان این برنامه تجربه‌ای فراتر از آزمایشگاه هم به دست می‌آورند. این مرکز کارآموزی‌هایی با شرکای صنعتی و آزمایشگاه‌های ملی، برنامه تجربه پژوهشی برای دانشجویان کارشناسی و آموزش‌های ترویجی‌ای ارائه می‌کند که کارآموزان را برای ایفای نقش سفیران Quantum LEAP آماده می‌کند. NSF IMOD همچنین یک پرتال آموزش کوانتومی برای معلمان پایه‌های دبستان تا دبیرستان ساخته است تا اثر آن فراتر از محیط دانشگاه گسترش یابد.
- کارآموزان تحصیلات تکمیلی: آموزش فنی میان‌رشته‌ای و کارآموزی.
- دانشجویان کارشناسی: جایابی در برنامه تجربه پژوهشی و تجربه پژوهش تابستانی.
- آموزگاران و دانش‌آموزان پایه‌های دبستان تا دبیرستان: طرح درس و مواد ترویجی از راه پرتال آموزش.
چرا NSF IMOD حالا اهمیت دارد؟
NSF IMOD برای پیوند دادن شیمی، فیزیک، مهندسی و علم مواد حول یک هدف مشترک طراحی شده است: ساخت مواد اپتوالکترونیک تازه برحسب تقاضا. اهمیت این کار در آن است که فناوری‌های درگیر می‌توانند بر شیوه نمایش، انتقال و پردازش اطلاعات اثر بگذارند.
دیوید جینگر، مدیر مرکز، گفته است هدف، حل مسائلی است که برای یک پژوهشگر یا حتی یک گروه کوچک به‌تنهایی بزرگ‌تر از حد حل هستند. این مرکز می‌گوید نشان داده است که می‌توان نقاط کوانتومی را در حفره‌های مشخص چاپ کرد؛ گامی که به‌گفته آن برای ارتباطات کوانتومی آینده و شاید رایانش کوانتومی اهمیت دارد.
مرکز تا امروز چه دستاوردی داشته است؟
NSF IMOD در پنج سال نخست خود می‌گوید ۱۴۰ مقاله منتشر کرده، ۳۶ دانشجوی کارشناسی را از طریق برنامه تجربه پژوهشی پذیرفته و بیش از ۸۵ رویداد ترویجی برگزار کرده است. این مرکز همچنین گزارش می‌دهد که دانشجویانش به‌دلیل مهارت‌هایی که در آن آموخته‌اند، در شرکت‌های نوپا و شرکت‌های بزرگ نیمه‌رسانا استخدام شده‌اند.
گروه پژوهشی بر نقاط کوانتومی، یعنی مواد ریزی که بسته به اندازه خود رنگ‌های مشخصی از نور تولید می‌کنند، تمرکز کرده است. مرکز می‌گوید روشی برای چاپ نقاط کوانتومی شبیه فرایند جوهرافشانی توسعه داده و توانسته آن‌ها را در حفره‌های تعیین‌شده قرار دهد؛ اقدامی که آن را از ماده‌ای در آزمایشگاه شیمی به مؤلفه‌ای بالقوه در مدارهای اپتوالکترونیک نزدیک‌تر می‌کند.
چه کسانی در این مرکز حضور دارند؟
NSF IMOD ۱۴ دانشگاه در سراسر آمریکا را گرد هم می‌آورد، از جمله دانشگاه واشینگتن، دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، دانشگاه کلمبیا، دانشگاه شیکاگو، دانشگاه نورث‌وسترن، دانشگاه پنسیلوانیا، دانشگاه مریلند، جورجیا تک، دانشگاه کلرادو بولدر، دانشگاه ایالتی آریزونا، دانشگاه رایس، دانشگاه لیهای، سیتی کالج نیویورک و دانشگاه مریلند در بالتیمور کانتی.
در دانشگاه واشینگتن، این مرکز پژوهشگران و اعضای هیئت علمی را از رشته‌های شیمی، فیزیک، مهندسی برق و رایانه، مهندسی مکانیک و علم مواد درگیر می‌کند. اعضای هیئت علمی دانشگاه واشینگتن که در این اعلامیه نام برده شده‌اند عبارت‌اند از دیوید جینگر، کای-می فو، برندی کوسارت، لیه لین، دیوین مک‌ینزی و آراکا ماجومدار.
گام بعدی چیست؟
با دریافت دومین جایزه بنیاد ملی علوم، این مرکز قصد دارد در پنج سال آینده به بهینه‌سازی نقاط کوانتومی و حفره‌هایی که در آن‌ها قرار می‌گیرند ادامه دهد. جینگر گفته است چشم‌انداز بلندمدت، رایانش فوتونی است که می‌تواند هزینه انرژی محاسبه را کاهش دهد؛ هرچند او این هدف را هنوز دست‌کم یک دهه یا بیشتر دور از دسترس توصیف کرده است.
این جایزه همکاری را در زمانی پیش می‌برد که پژوهشگران می‌کوشند علم پایه مواد را به ابزارهایی تبدیل کنند که می‌توانند بر ارتباطات، نمایشگرها و فناوری نیمه‌رسانا اثر بگذارند.
