وبلاگ

­ای بر نانوتکنولوژی

یکی از موفقیت­های بزرگ علمی و صنعتی این قرن معرفی و توسعه­ی نانو مواد و نانو تکنولوژی است. در زمان حاضر تحقیقات وسیعی خصوصاً در بعد صنعتی بصورت کلی یا جزئی به نانو مواد اختصاص داده شده­اند و تعداد انتشارات شاخه­های مختلف این علم در حال افزایش است . اصطلاح نانوتکنولوژی در سال 1974 بوسیله­ی محقق ژاپنی نوریو تانیگوچی به منظور مهندسی در مقیاس طول کمتر از میکرومتر ایجاد شد . بعدها ابداع میکروسکوپ الکترونی و انواع آن، توانایی دید مواد در مقیاس نانو را به ما داد .

کوچکترین ابعاد در فناوری نانوساختارهای یک بعدی به کوچکی nm5/1 رسیده است. انگیزه­ی کاهش بیشتر اندازه، افزایش سطح تماس اجزا، کاهش قیمت و افزایش کارایی است .

نانوساختارها شامل ساختارهای محدود شده در یک­ بعد مانند نانوفیلم­ها، در دو بعد مانند نانولوله­ها، نانوسیم­ها و نانومیله­ها و در سه بعد مانند نانونقاط یا نقاط کوانتمی می­باشند، که در فصل دوم بیشتر راجع به آن­ها توضیح خواهیم داد.

اصطلاح “کشیدگی”[1] بعنوان طول تقسیم شده بر عرض یک جامد تعریف شده است.

اصطلاح “نانونقطه”[2]  بطور کلی به جسمی با کشیدگی برابر 1 اشاره دارد. یک”نانومیله”[3] جسمی با کشیدگی بین 1 تا 20 با دیمانسیونی کوچک از مقیاس nm100-10 می­باشد.

یک “نانوسیم”[4] جسمی با کشیدگی  بزرگتر از 20 با دیمانسیون nm100-10 است .

نانوسیم­ها در دو بعد محدود و تنها در یک بعد گسترش یافته­اند، بنابراین هدایت الکتریکی آنها از مواد کپه­ای[5] نظیرشان متفاوت خواهد بود.

در نانوسیم­ها هدایت الکتریکی هم از طریق هدایت کپه­ای و هم از طریق پدیده­های کوانتمی مانند فرایند تونل­زنی صورت می­گیرد. همچنین

 بخاطر چگالی حالت­های الکترونی زیاد نانوسیم­ها، گاف انرژی وابسته به قطر، پراکندگی سطحی الکترون و فوتون­ها و انرژی مقید تحریکی افزایش یافته، همچنین نسبت سطح به حجم بالا و نسبت طول به قطر بزررگ، نانوسیم­های فلزی و نیمه­هادی خواص الکتریکی، مغناطیسی، اپتیکی، ترمودینامیکی و شیمیایی  منحصر به فردی را در مقایسه با سیم­های با مقیاس ماکروسکوپی نظیرشان نشان می­دهند .

1-2- روش­های ساخت آرایه­ای از نانوسیم­ها

بطور کلی دو روش جهت ساخت نانوسیم­ها بصورت آرایه­ای وجود دارد :

الف) روش­های متکی به لیتوگرافی که دقت نانوسیم­های ساخته شده در این روش بسیار بالاست، ولی از طرف دیگر هزینه­ی ساخت نیز زیاد می­باشد.

ب) قالب­سازی که در این روش قالب­های حفره­دار جهت انباشت مواد و ساخت نانوسیم، با روش­های مختلفی ساخته می­شوند. مثل قالب­های کوپلیمری، قالب­های ساخته شده توسط سونش یونی میکا یا پلاستیک و قالب­های ساخته شده توسط آندایز آلومینیوم که روش مورد علاقه­ی ما در ساخت نانوسیم­ها در این تحقیق می­باشد.

پرکردن قالب آلومینای حفره­دار توسط مواد دلخواه یکی از تکنیک­های ساده و کم­ هزینه می­باشد، که طی آن یک آرایه­ی منظم از نانوسیم­ها با مواد مختلف را می­توان تولید نمود. اکسید آلومینای آندیک با ساختار حفره­ای، بوسیله­ی آندایز آلومینوم تولید می­شود .

ساخت نانوسیم­ها در دو مرحله انجام می شود: مرحله­ی اول ساخت قالب حفره­دار و آماده نمودن آن برای انباشت ماده و مرحله­ی دوم پرنمودن حفره­ها .