سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
فناوری نانو ادامه تلاش ها در ساخت اجزای کوچک میکرومتری است. در این جهت روش های ساخت در قرن بیستم پیشرفت های زیادی داشته است، در فناوری نانو هنوز جای توسعه بیشتر این روش ها وجود دارد.
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

شکستن اندازه ها تا ابعاد نانومتری

(قسمت اول)


فناوری نانو ادامه تلاش ها در ساخت اجزای کوچک میکرومتری است. در این جهت روش های ساخت در قرن بیستم پیشرفت های زیادی داشته است، در فناوری نانو هنوز جای توسعه بیشتر این روش ها وجود دارد. هر چه ریزتر می شویم، فضای بیشتری که در اعماق نانومتری وجود دارد، توجه ما را به خود جلب می کند.

شکستن اندازه ها تا ابعاد نانومتری

 اما کار با مواد در این فضا به فنون دقیق تری نیاز دارد. ساخت ماشین های کوچک تر و سریع تر نانومتری با حافظه بالا به محرک هایی نیاز دارد که این ماشین ها را به حرکت بیاندازند. قیمت و سهولت روش جایگاه مهمی در ساخت دارد. توسعه میکروالکترونیک، ابتدا ترانزیستور و سپس مجموعه ای از ترانزیستورها و بعد ریزپردازنده ها، حافظه های بالا و کنترل کننده ها، سبدی از ماشین ها را ساخته که با جاری کردن الکترون در سیلیکون، با داده های تبدیل شده به صفر و یک کار می کنند.

دو روش جهت ساخت ساختارهایی با یک، دو یا سه بعد در مقیاس نانو (1 تا 100 نانومتر) وجود دارد. روش بالا به پایینTop Down (روش كاهش ابعاد یک ماده از ابعاد میکرومتری به نانومتری) و روش پایین به بالا Bottom-Up (با چیدن و جابجایی اتم ها و مولکول ها در کنار هم است).

 

روش بالا به پایین مستلزم کاهش اندازه به کمترین میزان ممکن تا مقیاس نانومتری است. بریدن، برداشتن، خرد کردن، له کردن، تراشیدن، ذوب کردن و ذره ذره کردن یا نازک کردن افعالی هستند که روش ذکر شده را بیان می کنند. هر روش و رویکردی که بتواند حداقل یک بعد ماده را به صورتی که بیان شد به ابعاد نانومتری برساند، رویکردی از بالا به پایین است. همان طور که گفتیم در روش بالا به پایین مواد مورد نظر توسط ابزارهای مخصوصی تجزیه شده و به حد نانومتر می رسند. امروزه این عمل توسط شکست فیزیکی و شیمیایی مواد و با استفاده از آسیاب های مکانیکی و... انجام می پذیرد.

شیوه ساخت بالا به پایین به صورتی است که کامپیوترها امروزه ساخته می شوند. اجزا کوچک وکوچکتر با ابزارهای ظریف، مواد شیمیایی و یک الگو بر روی بستر لایه ای حکاکی می شود تا مداری صحیح بدست آید

برای مثال در تولید نانوالیاف با اعمال یک میدان برق بسیار قوی کشش بسیار بالایی اعمال می شود که برای نازک کردن الیاف تا ابعاد نانومتری کافی است.

روش های پایین به بالا مستلزم دستکاری اتم ها و مولكول های منفرد می باشد و خودسامانی كنترل شده اتم ها و مولكول ها و تبدیل آنها به ماده ای نانومتری است. این رویکرد به فرآیندهای زیستی و شیمیایی شباهت بسیار نزدیكی دارد. تولید مثل سلول زنده یا ایجاد بلورهای برف نمونه هایی از فناوری نانو طبیعی می باشد. در واقع ترکیب کردن هریک از اتم های مجزا و  ساختن و رسیدن به یک نانو ساختار می باشد که به واسطه خاصیت خودآرایی قابل دسترس می باشد. علاوه بر این از نانو مواد می توان سیستم های پیچیده ای در محدوده میکرومتر نیز بدست آورد که در این حالت مواد می توانند علاوه بر منظم شدن در یک زمان، عملکردهای متفاوت در یک سیستم پیچیده داشته باشند. مثلاً در یکی از فرایندهای شیمیایی تولید نقاط کوانتومی شرایط و مواد اولیه فراهم می شود و هر چه زمان بیشتر باشد، اندازه ذرات بزرگتر خواهد شد.

شکستن اندازه ها تا ابعاد نانومتری

روش های تولید بالا به پایین به مانند روش های پایین به بالا، اجزا، محرک ها و پیچ و مهره های نانوسیستم ها را می سازند. روش های بالا به پایین با ساخت اجزای بزرگ شروع شده و آن ها را کوچک و کوچک تر می کنند. چنین روشی شبیه به مجسمه سازی است و از قطعات بزرگ تر انواع مواد، اشیای بسیار ظریف می سازد که مقیاس آن در ابعاد نانومتری است. شیوه ساخت بالا به پایین به صورتی است که کامپیوترها امروزه ساخته می شوند.

 

اجزا کوچک وکوچکتر با ابزارهای ظریف، مواد شیمیایی و یک الگو بر روی بستر لایه ای حکاکی می شود تا مداری صحیح بدست آید. به کمک این روش ها طراحان کامپیوتر و الکترونیک امید دارند که آنقدر تراشه های کامپیوتری را کوچک کنند که این تراشه ها زیر ناخن جا شوند.

 

اجزای الکترونیکی ابزارهای پیچیده ای نیستند. یک ابزار الکترونیکی از نیمه رسانایی سیلیکونی تشکیل شده است که برای انجام وظایف الکترونیکی در یک مدار مجتمع (IC) قرار دارد. ترانزیستورهای کوچک و اجزای الکترونیکی دیگر روی یک مستطیل بسیار نازک از جنس سیلیکون قرار می گیرند و تراشه ای شامل 100 ها یا میلیون ها اجزای الکترونیکی می سازند.

در سال های اخیر، دانشمندان فنون متعددی را برای ساخت نانوساختارها فرا گرفته اند. در تنوع و تفاوت روش های ساخت شکی نیست. برای مثال فوتولیتوگرافی، یکی از فناوری های بالا به پایین ساخت تراشه های کامپیوتری و سیستم های میکرومتری است که می تواند برای ایجاد ساختارهای کوچک تر از 100 نانومتر هم استفاده شود، اما انجام چنین کاری بسیار سخت و گران است، در حالی که تولید نانوالیاف از الکتروریسی نمونه ای از این روش ها است که روشی ارزان و آسان شمرده می شود. پس هنوز جا برای یافتن راهکارهای ارزان تر و راحت تر وجود دارد.

 

    ادامه دارد...

 

مریم نایب زاده

بخش دانش و زندگی تبیان


منبع:  nanoscience، azonano،nano

کتاب آشنایی با فناوری نانو (کاربردها)2؛ سلیمی، طاهری، احمدوند

کتاب کاربرد نانوتکنولوژی در بیولوژی و علوم پزشکی؛ طهماسب پور، بی پروا، اصفهانیان

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین