روشی برای سنتز نانولوله‌های نیمه‌هادی ارائه شد

به گزارش خبرگزاری برنا؛ نانولوله‌های کربنی که اولین بار در اوایل دهه ۱۹۹۰ کشف شدند، از ورقه‌های لوله‌ای شکل از  اتم‌های کربن ساخته می‌شوند. چیزی که نانولوله‌های کربنی را خاص می‌کند، ویژگی‌های قابل توجه آن‌ها است. این استوانه‌های کوچک از فولاد قوی‌تر و در عین حال آنقدر نازک هستند که ۵۰۰۰۰ عدد از آن‌ها برابر با ضخامت یک تار موی انسان است. آن‌ها همچنین در هدایت الکتریسیته و گرما به طرز شگفت‌انگیزی خوب هستند، به همین دلیل است که در تلاش برای ساخت وسایل الکترونیکی سریع‌تر، کوچک‌تر و کارآمدتر، نانولوله‌های کربنی به عنوان جایگزین‌های بالقوه برای سیلیکون معرفی شده‌اند. اما تولید نانولوله‌هایی با خواص ویژه چالش برانگیز است.

بسته به نحوه پیچیده شدن آن‌ها، برخی از نانولوله‌ها فلزی در نظر گرفته می‌شوند. به این معنی که الکترون‌ها می‌توانند با هر انرژی از آن‌ها عبور کنند. مشکل این است که آن‌ها را نمی‌توان خاموش کرد. این امر استفاده از آن‌ها را در الکترونیک دیجیتال محدود می‌کند، که از سیگنال‌های الکتریکی روشن یا خاموش برای ذخیره حالت‌های باینری استفاده می‌کند.

مایکل ترین استاد رشته شیمی  دانشگاه دوک راهی برای حل این مشکل پیدا کرده است. در این رویکرد از یک نانولوله فلزی استفاده می‌شود که همیشه جریان را از خود عبور می‌دهد و یک پلیمر به صورت روبان آن را به شکل نیمه‌هادی تبدیل می‌کند که می‌تواند روشن و خاموش شود.

محققان دوک با پیچاندن پلیمر دور یک نانولوله کربنی، همانند روبان، توانستند نانولوله‌هایی بسازند که در هنگام برخورد با نور کم‌انرژی که چشم ما قادر به دیدن آن نیست، الکتریسیته را هدایت می‌کند.

فرانچسکو ماستروسینکه از محققان این پروژه می‌گوید: «راز موفقیت این پروژه در پلیمرهای ویژه‌ای است که استفاده می شود، موادی که مولکول‌های آن‌ها در زنجیره‌های بلند به هم قلاب شده‌اند و به‌صورت مارپیچی منظم به دور نانولوله می‌پیچند، «مانند پیچیدن یک روبان به دور یک مداد.»

آن‌ها دریافتند که این اثر برگشت‌پذیر است. پیچیدن نانولوله در یک پلیمر، خواص الکترونیکی آن را از رسانا به نیمه‌هادی تغییر می‌دهد. اما اگر روبان از دور نانولوله باز شود، به حالت فلزی اولیه خود باز می‌گردد.

محققان همچنین نشان دادند که با تغییر نوع پلیمری که یک نانولوله را در بر می‌گیرد، می‌توانند انواع جدیدی از نانولوله‌های نیمه‌رسانا را مهندسی کنند. آن‌ها می‌توانند الکتریسیته را هدایت کنند، اما تنها زمانی که مقدار مناسبی از انرژی خارجی اعمال شود.

کاربردهای عملی این روش فعلا دور از دسترس است. ترین گفت: «ما تا ساختن دستگاه با این فناوری فاصله زیادی داریم.»

به دلیل پوشش مارپیچی روی سطح نانولوله، این ساختارها می‌توانند مواد ایده‌آلی برای اشکال جدید محاسبات و ذخیره‌سازی داده‌ها باشند که از اسپین الکترون‌ها، علاوه بر بار آن‌ها، برای پردازش و حمل اطلاعات استفاده می‌کنند.

محققان نتایج خود را در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر کردند.

انتهای پیام/