روش ساخت سیستم های نانومتری
(قسمت چهارم)
محدودیت این روش ها به این شکل است که چون این روش ها نمی توانند طرح های منظم و متصل به هم را ایجاد کنند، نمی توانند گزینه مناسبی برای ساخت ابزارهای الکترونیکی مانند ریزتراشه ها باشند.
ساخت نانولوله های کربنی و نقاط کوانتومی با روش پایین به بالا
نانولوله های کربنی با روشی پایین به بالا ساخته می شوند. آن ها فرآیند رشدی دارند که از ذره نانومتری فلزی مذاب (معمولاً آهن) به عنوان کاتالیست استفاده می کند. در این روش نانولوله ها روی یک بستر سیلیکونی به صورت عمودی رشد می کنند. نقاط کوانتومی هم از دیگر بخش های تحقیقاتی در زمینه فناوری نانو است. نقاط کوانتومی کریستال هایی مشتمل بر تنها چند صد اتم هستند. چون الکترون ها در نقاط کوانتومی در فواصل انرژی خیلی مجزایی محبوس شده اند. نقاط وقتی برانگیخته شوند تنها یک طول موج را ساطع می کنند. این خصوصیت نقاط کوانتومی را به عنوان معرف های زیستی قابل استفاده می کند.
تولید نقاط کوانتومی با اندازه و ترکیب یک نواخت اهمیت بالایی دارد. چون عامل مهمی در تعیین خواص الکترونیکی، مغناطیسی و نوری ذرات است. محققان می توانند با تغییر مدت زمان واکنش اندازه ذرات را انتخاب کنند. پوشش آلی قادر است که اندازه ذرات را کنترل کند وقتی نانوذره کوچک باشد، پوشش آلی ضعیف است و اجازه رشد بیشتر را می دهد. وقتی ذره ذرشت می شود، مولکول آلی در اطراف نانو ذرات زیاد می شوند. یک اندازه بهینه برای ذرات وجود دارد که پایدارترین تراکم مولکول های آلی را ایجاد می کند و بیشترین ثبات را در سطح کریستال ها ایجاد می کند.
فرآیندی که برای تولید نقاط کوانتومی استفاده می شود، شامل واکنشی شیمیایی بین یونی فلزی (مثل کادمیوم) و مولکولی که قادر است تا یک یون سلنیوم ایجاد کند، است. این واکنش کریستال های سلنیدکادمیوم ایجاد می کند. وقتی که اندازه دلخواه ایجاد شد، از چسبیدن ذرات کوچک به یکدیگر جلوگیری می شود. برای جدا کردن ذرات در حال رشد از یکدیگر، محققان واکنش را در حضور مولکول های آلی انجام می دهند. این مولکول ها به منزله یک سورفکتانت (ماده فعال سطحی) عمل می کنند و وقتی هر یک از ذرات کادمیوم سلنیوم به اندازه کافی رسید، آن را پوشش می دهند. مولکول آلی از چسبیدن کریستال ها به یکدیگر جلوگیری می کنند و سرعت رشد آن ها را کنترل می کنند هندسه این ذرات با تغییر نسبت های مختلف مولکول های آلی قابل کنترل است واکنش می تواند اشکال زیادی مانند کره، میله و چند میله ای ایجاد کند.
نانوذرات سلنید کادمیوم نوید اولین محصولات تجاری فناوری نانو را می دهند. مجموعه نقاط کوانتومی که کریستال هایی را برای استفاده در برچسب های زیستی ایجاد کرده اند. محققان می توانند روی پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک را با نقاط کوانتومی علامت گذاری کنند. وقتی که نمونه با نور ماوراء بنفش برخورد داشته باشد، کریستال ها در یک طول موج مشخص تابناک می شوند و موقعیت پروتئین متصل شده را نشان می دهند. مولکول های آلی تابناک زیادی وجود دارند. اما نقاط کوانتومی مزایایی دارند که آن ها را معرف های بهتری می کند.
اولاً، رنگ نور منعکس شده یک نقطه کوانتومی با تغییر ابعاد ذره قبال تغییر است. هر چه ذره بزرگ تر باشد، نورمنعکس شده به سمت انتهای قرمز طیف نوری نزدیک تر می شود. ثانیاً اگر همه ذرات هم اندازه باشند، طیف بازگشتی از آن ها باریک است یعنی رنگ بسیار خالصی را منعکس می کنند. این خصوصیت مهم است چون به ذرات با ابعاد مختلف اجازه می دهد به عنوا معرف های مجزاً عمل کنند. ثالثاً، درخشش نقاط کوانتومی در برابر نور ماوراء بنفش تحلیل نمی رود. در حالی که در مولکول های آلی این مشکل وجود دارد. وقتی نقاط کوانتومی به عنوان رنگ در تحقیقات زیستی استفاده شود، برای مدت مدیدی قابل ملاحظه هستند.
ساخت نانو ذرات کلوئیدی معلق
دانشمندان در حال بررسی امکان ساخت ساختارهایی از نانوذرات کلوئیدی معلق هستند تا محیطی برای ذخیره داده با تراکم بالا ایجاد کنند. محلول آن ها شامل نانوذرات مغناطیسی به کوچکی سه نانومتر است که هر کدام از 1000 اتم آهن و پلاتینیوم تشکیل شده اند.
وقتی که محلول روی یک سطح پخش و حل می شود، نانوذرات در اشکال دو یا سه بعدی کریستالی می شوند. مطالعات اولیه نشان داده است که این آرایش می تواند تریلیون ها بیت داده را در اینچ مربع ذخیره کند و به آن ها ظرفیتی بین 10 تا 100 برابر بزرگ تر از ابزارهای حافظه فعلی بدهد. علاقه به نانوساختارها به قدری زیاد است که هر روش محتملی مورد آزمون قرار می گیرد، شاید به نظر فیزیک دان ها و شیمیدان ها هستند که چنین فعالیت هایی را انجام می دهند، اما زیست شناسان هم می توانند در این زمینه سهم مهمی داشته باشند.
سلول های جانوری و باکتری ها نسبت به مقیاس نانوساختارها بزرگ هستند. سلول ها با ساختارهای خیلی کوچک تری پر شده اند که خیلی از آن ها بسیار پیچیده هستند .
مریم نایب زاده
بخش دانش و زندگی تبیان
منبع: irysc، nanoscience، azonano،irannano، edu.nano
کتاب آشنایی با فناوری نانو (کاربردها) 2؛ سلیمی، طاهری، احمدوند
مطالب مرتبط:
رونمایی از 7 فناوری درحوزه نانو
