دانشمندان با دستکاری در نانولوله های کربن ، جاده جدیدی را برای ساخت نیمه هادی های پیشرفته باز کرده اند. محققان دانشگاه دوک موفق شده اند روشی را ایجاد کنند که بتواند نانولوله های کربن فلزی را در نیمه هادی تغییر داده و به حالت اصلی خود بازگردد. این فرآیند با پوشاندن نانولوله ها با پلیمر باند انجام می شود.
به گفته اینا ، این نانولوله ها ، که شبیه توری کابل است ، ساختار اتمی بسیار کمی دارند ، اما می توان در آینده تجهیزات مانند دوربین های بینایی شب ، سنسورهای حرکتی و سلولهای خورشیدی مؤثرتر استفاده کرد. این پیشرفت نتیجه تحقیقات انجام شده در دانشگاه دوک است.
نانولوله های کربن برای اولین بار در اوایل دهه 1980 کشف شد. ویژگی های استثنایی این نانولوله ها آن را به یکی از مواد باورنکردنی قرن تبدیل کرده است. این سیلندرهای کوچک نه تنها مقاومت بیشتری نسبت به فولاد دارند ، بلکه به اندازه کافی نازک هستند که ضخامت 6000 از آنها را دارند.
یکی دیگر از ویژگی های منحصر به فرد این نانولوله ها ، هدایت بسیار بالا در برق و انتقال حرارت است. به همین دلیل ، نانولوله های کربن مدتهاست که به عنوان جایگزینی برای سیلیکون در صنعت الکترونیک معرفی شده اند ، زیرا اجازه می دهند مدارهای سریعتر ، کوچکتر و مؤثرتر باشند.
با وجود این خصوصیات منحصر به فرد ، تولید نانولوله ها با خصوصیات خاص یک چالش بزرگ است. طبق خط لوله ، برخی از نانولوله ها دارای ویژگی فلزی هستند ، به این معنی که الکترون ها می توانند در هر سطح انرژی جریان پیدا کنند. اما این نوع نانولوله ها ساکت نیستند ، که استفاده از آنها در مدارهای دیجیتال را محدود می کند. مدارهای دیجیتال به عناصری نیاز دارند که می توانند بین حالت های صفر و A تغییر کنند ، مانند ترانزیستورهای نیمه هادی مبتنی بر سیلیکون.
پروفسور مایکل تریان و تیم تحقیقاتی وی در دانشگاه دوک مورد اختلاف قرار گرفتند. آنها موفق شدند نانولوله های فلزی را که همیشه جریان پیش فرض را به نیمه هادی ها منتقل می کنند ، تبدیل کنند که می توانند روشن و غیرفعال شوند.
به گفته Francesco Mastrochink ، کلید پروژه استفاده از پلیمرهای خاص است که از مولکول های چین بالا تشکیل شده است. این پلیمرها به طور مرتب و در یک مارپیچ در اطراف نانولوله ها پیچیده می شوند ، دقیقاً مانند “پیچیدن یک روبان در اطراف یک مداد”.
تحقیقات نشان داده است که این تغییر کاملاً برگشت پذیر است. هنگامی که نانولوله با پلیمر پیچیده می شود ، ویژگی الکترونیکی آن از راننده به نیمه هادی منتقل می شود. اما اگر پلیمر برداشته شود ، نانولوله به فلز باز می گردد. محققان همچنین دریافتند که با اصلاح نوع پلیمر مورد استفاده ، انواع جدیدی از نانولوله ها می توانند طراحی شوند. این نیمه هادی ها فقط هنگامی که مقدار مشخصی از انرژی خارجی بر روی آنها اعمال می شود ، هدایت را پیدا می کنند.
به گفته پروفسور Trian ، این روش “ابزار جدید و جدید” را برای طراحی نیمه هادی ها ارائه می دهد. اگرچه هنوز راه طولانی برای رفتن به فناوری بازار وجود دارد ، اما این امر مهم است زیرا به طراحی نیمه هادی ها اجازه می دهد تا جلوی طول موج های خاص نور ، از جمله نور مادون قرمز ، جریان های الکتریکی تولید کنند.
در آینده می توان از نتایج تیم تحقیق در طراحی نانولوله ها استفاده کرد که گرمای منتشر شده به عنوان پرتوهای مادون قرمز را مشخص می کند. از این فناوری می توان برای شناسایی افراد یا وسایل نقلیه پنهان در سایه استفاده کرد. به عنوان مثال ، سیگنال الکتریکی تولید می شود که نور مادون قرمز ، مانند نوری که توسط بدن موجودات داغ ساطع می شود ، به این ترکیب حمله می کند.
طبق مقر نانوتکنولوژی ، از این روش همچنین می توان برای بهبود اثربخشی سلولهای خورشیدی استفاده کرد. نیمه هادی های مبتنی بر نانولوله های کربن می توانند طیف وسیع تری از طول موج خورشیدی را به برق تبدیل کنند و انرژی بیشتری را از نور خورشید استخراج کنند.
علاوه بر این ، به دلیل ساختار مارپیچی پوشش پلیمری روی سطح نانولوله ها ، این مواد می توانند گزینه ای ایده آل برای فن آوری های جدید رایانه و ذخیره سازی باشند. فن آوری هایی که نه تنها از بار الکتریکی بلکه چرخش الکترون ها برای پردازش و انتقال اطلاعات استفاده می کنند.
پایان پیام
تیم تحرریه شبکه خبری فناوری اطلاعات و ارتباطات
