کمی سازی خواص مکانیکی «نانوسیم»ها یک چالش عمده در رویاروئی با آینده ساخت نانوابزارهای است. یک تیم تحقیقاتی از فیزیکدانان تحلیلی و آزمایشگاهی در دانشگاه Georgia Tech، موفق به کشف اختلاف رسانائی الکتریکی نانوسیم‌های فلزی بر حسب تنوع اندازه آنها شدند.
چرا رسانائی «نانوسیم»ها متغیر است ؟
|
کمی سازی خواص مکانیکی «نانوسیم»ها یک چالش عمده در رویاروئی با آینده ساخت نانوابزارهای است. یک تیم تحقیقاتی از فیزیکدانان تحلیلی و آزمایشگاهی در دانشگاه Georgia Tech، موفق به کشف اختلاف رسانائی الکتریکی نانوسیم‌های فلزی بر حسب تنوع اندازه آنها شدند. نوسانات اندازه‌گیری شده در رسانائی الکتریکی کوچکترین نانوسیم‌ها، به سبب یک جفت اتم موسوم به «دیمر» که حرکتی «ماکو»ئی (حرکت به جلو و عقب در مسیری معین) دارند، صورت می‌گیرد. به کمک ترکیب داده‌هائی که از آزمایشات رسانائی الکتریکی می‌آید با اصول مکانیک کوانتوم محاسباتی قادر خواهیم بود تا تصویری دقیق از مکانیزم فیزیکی که مسبب این خواص مکانیکی است بدست آوردیم. حال این مسأله نظیر این است که جریان را از طریق شیء اندازه‌گیری کنیم که نمی دانیم شبیه چیست. این تیم محققان، با استفاده از تکنیک اتصال کوتاه کنترل شده مکانیکی نانوسیم‌های «نئوبیومی» را شکل دادند. در این تکنیک یک نوار نانوئی از نئوبیوم آنقدر خمیده می‌شود تا شکسته شود در آخرین مرحله قبل از اینکه نوار به صورت کامل بشکند، همه آنچه باقی می‌ماند نانوسیمی است که از یک زنجیره کوتاه از اتمهای نئوبیومی ساخته شده است که میان دو رشته گسیخته شده اتصال بر قرار می‌کند. کارکردن در دماهای پائین، پژوهشگران را قادر می‌سازد تا نانوسیم‌ها را برای چند ساعت در شرایط ارتجاعی حفظ کنند. این زمان کافی است تا آزمایشهای اندازه‌گیری الکتریکی انجام شود و بسیار طولانی‌تر از مدت زمانی است که این تکنیک مشخصات ماده را برداشت کند. هدایت آزمایش در ۲/۴ درجه کلوین (پائین‌تر از دمای گذار ابر رسانائی نوبیوم یعنی ۲/۹ درجه کلوین) و آزمایشهای اندازه‌گیری در بالای دما‌گذار صورت گرفت. این تیم تحقیقاتی، رسانائی الکتریکی نانوسیم‌های اتمی را در طی زمانی که نانوسیم‌ها تابانده می‌شدند، اندازه گرفتند. همزمان که تابانیدن اتفاق می‌افتد، اتمها از یکدیگر جدا می‌شوند. این پژوهشگران قادرند تا این جداسازی را با دقتی بالاتر از یک پیکومتر انجام دهند که این دقت ۱۰۰ مرتبه کمتر از اندازه نوعی اتمها است. |
