مع الزيادة المستمرة في استخدام المنتجات الإلكترونية، من الساعات الذكية وغيرها من الأجهزة القابلة للارتداء إلى أجهزة استشعار يمكن زراعتها في الجسم، وأجهزة ذكية تُلبس على الجلد، ومعدات المراقبة للاستخدام الواحد، أصبحت مشكلة النفايات الإلكترونية (e-waste) الناتجة عن التخلص من هذه الأجهزة تحديًا بيئيًا لا يمكن تجاهله. في هذا السياق، جاءت أنباء سارة من معهد العلوم والتكنولوجيا الكوري (KIST).

قاد الدكتور سانغهو تشو من مركز أبحاث المواد القصوى والدكتور يونغهو جو من مركز أبحاث المواد المركبة الوظيفية فريقًا مشتركًا طور مادة بوليمرية جديدة. نُشرت نتائج هذا البحث في مجلة Angewandte Chemie-International Edition.

تتميز هذه المادة البوليمرية بمزايا كبيرة. فهي متوافقة بيولوجيًا ومستقرة بما يكفي للزراعة في الجسم. يمكن التحكم بدقة في عملية تحللها من خلال ضبط سمك وتكوين الطبقة الواقية، حيث تتحلل المادة بشكل طبيعي في الماء خلال حوالي ثلاثة أيام بعد ذوبان الطبقة الواقية، دون ترك أي بقايا.

في السابق، على الرغم من تطوير أجهزة إلكترونية قابلة للذوبان في الماء، إلا أنها كانت تعاني من ضعف قدرات تخزين البيانات، وأداء محدود، وتأثرها بالتشوهات الميكانيكية المتكررة. للتغلب على هذه التحديات، صمم فريق KIST هيكلًا جزيئيًا جديدًا (PCL-TEMPO)، يجمع بين الجزيء العضوي الوظيفي TEMPO، القادر على تخزين الإشارات الكهربائية، والبوليمر القابل للتحلل البيولوجي PCL (بولي كابرولاكتون). جعل هذا التصميم الابتكاري من الممكن تحقيق تخزين الإشارات الكهربائية والتحلل الطبيعي في نظام جزيئي واحد.

تتميز الأجهزة التخزينية المصنوعة من هذه المادة بأداء متميز. فهي تتمتع بقدرة ممتازة على تمييز الإشارات، حيث يمكنها التمييز بدقة بين حالتي "التشغيل" و"الإيقاف" في أكثر من مليون دورة، وتحتفظ بالبيانات المخزنة بشكل موثوق لأكثر من 10,000 ثانية. علاوة على ذلك، تظل الأجهزة مستقرة في الأداء بعد أكثر من 250 دورة كتابة-محو أو أكثر من 3,000 عملية ثني، مما يجعلها مزيجًا مثاليًا بين المتانة والأداء للأجهزة الإلكترونية العضوية.

تتمتع هذه التقنية بآفاق تطبيق واسعة، تشمل الأجهزة الطبية القابلة للزراعة، وأنظمة المراقبة الطبية للاستخدام الواحد، والغرسات الجراحية التي تتحلل بشكل طبيعي بعد الجراحة، وأجهزة تخزين البيانات الصديقة للبيئة، وأدوات الاستطلاع العسكرية للاستخدام الواحد. بالنسبة للأجهزة الطبية القابلة للزراعة، فإن إمكانية اختفائها بشكل طبيعي في الجسم دون الحاجة إلى إزالتها جراحيًا يمكن أن تقلل بشكل كبير من إزعاج المرضى وتكاليف الرعاية الطبية. كما توفر هذه التقنية حلولًا جديدة لمعالجة مشكلة النفايات الإلكترونية المتزايدة، وتدعم تحقيق أهداف الحياد الكربوني العالمية.