ساخت خازن‌‌هایی از جنس نانولوله‌های کربنی

دانشمندان در دانشگاه کمبریج انگلستان موفق به ساخت نوعی خازن نانومقیاس از جنس نانولوله‌های کربنی چند جداره به ابعاد ۷۰ نانومتر شده‌اند. این نانولوله‌ها به طور عمودی و از نقطه‌هایی از جنس کاتالیزور نیکل بر روی لایه نازکی از نیوبیوم (niobium) رشد داده می‌شوند.

دانشمندان بر این باورند که ابزارهای نانولوله‌ای در واقع نوعی خازن به حساب می‌آیند. در باتری از ترکیبات الکتروشیمیایی استفاده می‌شود، اما خازن از دو الکترود با بارهای جدا شده تشکیل می‌شود. در باتری‌ آزاد شدن انرژی با انجام واکنش و در خازن با قرار گرفتن آن در مدار صورت می‌گیرد. اگر چه خازن قادر نیست همانند باتری هم اندازه خود انرژی ذخیره کند، اما می‌تواند انرژی بیشتری را در زمان کوتاه‌تری آزاد نماید.
مهندسان الکترونیک دانشگاه کمبریج انگلستان موفق به ساخت نوعی خازن نانومقیاس از جنس نانولوله‌های کربنی چند جداره، به ابعاد ۷۰ نانومتر شده‌ اند. این نانولوله‌ها به طور عمودی و از نقطه‌هایی از جنس کاتالیزور نیکل بر روی لایه نازکی از نیوبیوم رشد داده می‌شوند. دانشمندان با پوشاندن این نانولوله‌ها و سطح نیوبیوم زیر آن با یک لایه از جنس نیترید سیلیسیم، و سپس پوشاندن آن با یک فیلم آلومینیمی سعی کردند تا یک خازن بسازند. الکترودهای خازنی که به این ترتیب به دست می‌آیند از جنس نیوبیوم و آلومینیم بوده و عایق جدا کننده آنها را هم نانولوله‌های کربنی و لایه نیترید سیلیسیم تشکیل می‌دهد. وجود نانولوله‌های کربنی باعث می‌شود تا سطح خازن و در نتیجه بارالکتریکی که هر کدام از صفحات آن می‌توانند در خود ذخیره کنند، به مقدار قابل توجهی افزایش یابد.
به گفته سرپرست این گروه ساخت این نوع خازن‌های کوچک و قدرتمند در توسعه ریزتراشه‌های با مدارهای چگال‌تر از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است، چرا که در این حالت به توان بالا با حداقل سطح ممکن نیاز داریم. تاکنون ساخت چنین خازن‌های نانومقیاسی که بتوانند در چنین مدارهای فوق متراکم به کار روند، بسیار پیچیده، و حتی غیر قابل اطمینان به نظر می‌رسید.
علاوه بر اینها، خازن‌های نانومقیاس می‌توانند به بهبود توسعه ابرخازن‌های فشرده و مقرون به صرفه، که مستقیماً در وسایل نقلیه الکتریکی یا با سوخت ترکیبی کاربرد دارند، کمک نمایند. در حال حاضر محققان به دنبال دستیابی به ابرخازن‌هایی برای تجهیزات الکترونیکی قابل حمل نظیر PDAها می‌باشند که بهینه‌سازی وزن و طول عمر باتری در آنها اهمیت قابل توجهی دارد.
یادآوری می‌شود که نتایج تحقیقات این گروه در مجله Applied Physics letters منتشر شده است.
کاربرد دیگر این ابر خازن‌ها، در تراشه‌های پیشرفته حافظه است. به نظر یکی از دانشمندان علم مواد دانشگاه Rutgers ، این ابرخازن‌ها تنها هنگام ذخیره بار، رسانش الکتریکی بالایی دارند. لذا از این خاصیت می‌توان به صورت صفر و یک‌هایی که اساس هر ابزار حافظه‌ای را تشکیل می‌دهند، استفاده نمود. مزیت استفاده از این ابرخازن‌ها نسبت به دیگر روش‌های ذخیره داده‌ها این است که فضایی که آنها اشغال می‌کنند بیشتر عمودی است و لذا می‌توان تعداد بیشتری از آنها را با هم روی یک سطح قرار داد.
به نظر این محققان کاربردی‌شدن این خازن‌های نانومقیاس در محصولات واقعی شش تا هشت سال به طول می‌انجامد.