Ultimate magazine theme for WordPress.

پنجره جدید به دنیای نانو

0

پنجره جدید به دنیای نانو

 

پنجره جدید به دنیای نانو
گرافیکی که نشان می دهد کوچک شدن یک ماده تا ضخامت چند نانومتری چگونه می تواند پیوندهای اتمی آن را مختل کند. اعتبار: Kapteyn / Murnane Group / JILA

پنجره جدید به دنیای نانو محققان دانشگاه کلرادو بولدر از لیزرهای فوق سریع ماوراio بنفش فوق العاده سریع برای اندازه گیری خواص مواد بیش از ۱۰۰ برابر نازک تر از سلول های قرمز خون انسان استفاده کرده اند.

دانشکده ها : این تیم به سرپرستی دانشمندان JILA ، گزارش جدید خود در زمینه لاغری ویفر را در مجله Physical Review Materials گزارش دادند. هدف این گروه ، فیلمی به ضخامت ۵ نانومتر ، باریکترین ماده ای است که محققان تاکنون توانسته اند آن را به طور کامل بررسی کنند.

“Knobloch ، دانشجوی تحصیلات تکمیلی JILA ، مشارکت بین CU Boulder و انستیتوی ملی استاندارد و فناوری (NIST) گفت:” این یک مطالعه ثبت رکورد است تا ببیند چقدر می توانیم کوچک باشیم و چقدر دقیق می توانیم. ).

وی افزود که وقتی اوضاع کوچک می شود ، قوانین عادی مهندسی همیشه اعمال نمی شوند. به عنوان مثال ، این گروه کشف کرد که به نظر می رسد برخی از مواد با رقیق شدن بسیار نرم می شوند.

محققان امیدوارند که یافته های آنها یک روز به دانشمندان کمک کند تا بتوانند در نانو جهان غالباً غیرقابل پیش بینی پیمایش کنند و مدارهای کامپیوتر ، نیمه هادی ها و سایر فن آوری ها را با کارآیی و کارآیی بیشتری طراحی کنند.

“تراویس فریزر ، نویسنده اصلی مقاله جدید و دانشجوی کارشناسی ارشد سابق در JILA ، گفت:” اگر شما مهندسی نانو انجام می دهید ، نمی توانید فقط با مواد خود مانند یک ماده بزرگ عادی رفتار کنید. ” “به دلیل یک واقعیت ساده که کوچک است ، مانند یک ماده متفاوت رفتار می کند.”

“این کشف شگفت آور – که مواد بسیار نازک می توانند ۱۰ برابر بیشتر از حد نرم و شکننده باشند” – نمونه دیگری از چگونگی کمک ابزارهای جدید به ما برای درک بهتر دنیای نانو است ، “گفت: مارگارت مورنان ، یکی از نویسندگان تحقیق جدید ، استاد فیزیک در CU Boulder و همکار JILA.

تکان دادن های نانو

این تحقیقات در حالی انجام می شود که بسیاری از شرکت های فناوری در تلاشند این کار را انجام دهند: کوچک شوید. برخی از شرکت ها در حال آزمایش روش هایی برای ساخت تراشه های کامپیوتری کارآمد هستند که لایه های نازکی از مواد را روی هم قرار می دهد – مانند یک شیرینی فیلو ، اما درون لپ تاپ شما.

مشکل این رویکرد ، فریزر گفت ، این است که دانشمندان در پیش بینی نحوه رفتار این لایه های پوسته ای مشکل دارند. آنها خیلی ظریف هستند که نمی توانند با ابزارهای معمول از هر روشی معنی دار اندازه گیری کنند.

برای کمک به این هدف ، او و همکارانش لیزرهای ماوراlet بنفش شدید یا پرتوهای پرتویی را ارائه می دهند که طول موج کوتاه تری نسبت به لیزرهای سنتی دارند – طول موج هایی که با دنیای نانو مطابقت دارند. محققان مجموعه ای را ایجاد کردند که به آنها امکان می دهد پرتوهای موجود در لایه های مواد را با ضخامت چند رشته DNA ، از بین ببرند و روشهای مختلف لرزش این فیلم ها را ردیابی کنند.

“فریزر گفت:” اگر شما می توانید سرعت لرزش مواد خود را اندازه بگیرید ، می توانید سفت بودن آن را نیز دریابید.

اختلال اتمی

این روش همچنین مشخص کرده است که وقتی مواد را بسیار بسیار کوچک می کنید ، چه مقدار از خصوصیات مواد تغییر می کند.

به عنوان مثال ، در جدیدترین مطالعه ، محققان قدرت نسبی دو فیلم را جستجو کردند ساخته شده از کاربید سیلیسیم: ضخامت یکی در حدود ۴۶ نانومتر و ضخامت دیگری در حدود ۵ نانومتر. لیزر ماوراlet بنفش این تیم نتایج شگفت انگیزی را به همراه داشت. فیلم نازک تر از فیلم ضخیم ترش ۱۰ برابر نرم تر یا سفت و سخت تر بود ، چیزی که محققان انتظار نداشتند.

فریزر توضیح داد که ، اگر یک فیلم را خیلی نازک کنید ، می توانید پیوندهای اتمی را که ماده را بهم چسبیده اند برش دهید – کمی شبیه به باز کردن طناب فرسوده.

“فریزر گفت:” اتم های بالای فیلم دارای اتم های دیگری در زیر آنها هستند که می توانند آنها را نگه دارند. “اما در بالای آنها ، اتم ها چیزی ندارند که بتوانند از آن استفاده کنند.”

اما همه مواد رفتار یکسانی ندارند ، وی افزود. این تیم همچنین آزمایش مشابهی را روی ماده دوم انجام داد که تقریباً مشابه آزمایش اول بود با یک تفاوت بزرگ – این ماده دارای اتم های هیدروژن بسیار بیشتری بود. چنین فرآیند “دوپینگ” می تواند پیوندهای اتمی موجود در ماده را مختل کند ، باعث از دست دادن قدرت می شود.

هنگامی که گروه با استفاده از لیزر خود آن ماده دوم و پرتحرک را آزمایش کرد ، چیز جدیدی پیدا کردند: این ماده در هنگام ضخامت ۴۴ نانومتر به همان ضخامت ضخامت ۱۱ نانومتر به همان اندازه قوی بود.

به بیان دیگر ، اتمهای اضافی هیدروژن در حال حاضر مواد را ضعیف کرده بودند – کمی جمع شدن اضافی دیگر نمی تواند صدمه ای وارد کند.

در پایان ، این تیم می گوید که ابزار جدید لیزر ماورا بنفش خود دریچه ای به قلمرو را به دانشمندان می دهد که قبلاً بیش از حد توانایی علمی نبوده است.

“Knobloch گفت:” اکنون که مردم دستگاه های بسیار بسیار کوچکی می سازند ، آنها می پرسند که چگونه خصوصیاتی مانند ضخامت یا شکل می توانند نحوه رفتار مواد آنها را تغییر دهند. “این به ما روش جدیدی برای دستیابی به اطلاعات مربوط به فناوری در مقیاس نانو می دهد.”

این تحقیق توسط مرکز علوم و فناوری بنیاد ملی علوم STROBE در زمینه تصویربرداری عملکردی در زمان واقعی پشتیبانی شده است.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.