تولید انبوه نانوسیم‌ها با فرایند سرد

محققانی از دانشگاه استنفورد و واشنگتن برای اولین بار مقادیر انبوه از ‏نانوسیم‌های آلی از مشتقات پنتاسین‏ ‏ تولید کرده‌اند. با توجه به قابلیت نیمه‌‌رساناهای آلی ‏برای نسل بعدی صفحه نمایش‌ها، مدارهای مجتمع، سلول‌های خورشیدی و سایر وسایل ‏الکترونیکی، گزارش‌هایی از تولید نانوساختارهای یک‌بعدی از الیگواسین ‏ یا پنتاسین ارائه ‏شده‌است. این نانوساختارهای تک‌بلوری می‌توانند برای نسل آینده وسایل مبتنی بر ‏نیمه‌‌رساناهای آلی بسیار مهم و حیاتی باشند. ‏

محققانی از دانشگاه استنفورد و واشنگتن برای اولین بار مقادیر انبوه از ‏نانوسیم‌های
آلی از مشتقات پنتاسین‏ ‏ تولید کرده‌اند. با توجه به قابلیت نیمه‌‌رساناهای آلی ‏برای
نسل بعدی صفحه نمایش‌ها، مدارهای مجتمع، سلول‌های خورشیدی و سایر وسایل ‏الکترونیکی،
گزارش‌هایی از تولید نانوساختارهای یک‌بعدی از الیگواسین ‏ یا پنتاسین ارائه ‏شده‌است.
این نانوساختارهای تک‌بلوری می‌توانند برای نسل آینده وسایل مبتنی بر ‏نیمه‌‌رساناهای
آلی بسیار مهم و حیاتی باشند. ‏  

اکنون آلژاندرو ال. برایزنو و همکارانش یک روش ساده تولید از فاز محلول
برای نانوسیم‌های ‏تک‌بلوری از هگزاتیاپنتاسین (‏HTP‏) ابداع کرده‌اند که
می‌تواند مقادیر انبوهی تولید کند. ابتدا ‏HTP‏ از ‏پنتاسین و سولفور در
حلال بنزونیتریل، تهیه می‌گردد. بعد از آنکه محلول دو ساعت سرد می‌شود ‏رسوب‌های
پنبه‌ای‌شکل از نانوسیم‌های ‏HTP‏ تولید می‌گردد. طول این نانوسیم‌ها چندده
یا چندصد ‏میکرومتر است و پهنای نانوسیم می‌تواند با تزریق متانول به داخل
محلولِ رشد بلور در حین سردسازی از ‏‏۱۵۰ نانومتر تا یک میکرومتر تغییر کند.

برایزنو می‌گوید: «ما از این مواد نانوساختار برای ساخت ادوات تک‌سیمی،
ادوات سطح- بزرگ و ‏ترانیستورهای قابل انعطاف استفاده می‌کنیم». از آنجایی
که این نانوسیم‌ها در اکثر حلال‌های آلی پایدار ‏هستند، بدنه ادوات با
استفاده از ریخته‌گری قطره‌ای از سوسپانسیون رقیقی از نانوسیم‌های ‏HTP‏ در
عرض ‏الکترودهای منبع و خروجی، ساخته می‌شود، سپس به مدت ده دقیقه در
دمای۱۵۰ درجه سانتیگراد‏‎ ‎بادوام ‏شده و به‌منظور برطرف شدن هر نوع حلالی
از روی آن به مدت یک شب در خلأ با دمای۶۰‏‎ ‎ درجه سانتیگراد قرار داده ‏می‌شود.
این محققان تحرک‌پذیری و نسبت روشن/خاموش این ادوات را به‌ترتیب به بزرگی
Cm2/Vs‏۱۰/۲۷و۱۰۳‏‎ < گزارش می‌کنند. این مقادیر با سایر ادوات لایه نازک و ادوات نانوسیمی بلوری قابل مقایسه است. با ‏این حال تغییرات قابل ملاحظه‌ای در تحرک‌پذیری مشاهده می‌شود که محققان آن را به تفاوت کیفیت ‏تماس بین ادوات و حضور ناخالصی‌های حلال یا ذرات زائد میکرومتری نسبت می‌دهند.

همچنین آرایه‌های بزرگی از الکترودهای منبع- خروجی را می‌توان با شبکه‌هایی
از نانوسیم‌های ‏HTP‏ ‏پوشش داد، ولی روش هم‌راستا‌سازی که از سوی این
محققان استفاده شده‌است اندکی خام و ابتدایی است ‏و برای مفید واقع شدن
نیاز به بهینه‌سازی دارد. برایزنو اعتراف می‌کند که این موضوع بسیار چالش‌انگیز
‏است و آنها در حال حاضر سعی در استفاده از سایر روش‌های موجود مانند
میکروسیالیت‌ها، روش‌های ‏الکتریکی و روش لانگهور- بلاجت دارند. با وجود
این، شبکه‌های نانوسیم‌ها، ترانسیستورهایی با ‏تحرک‌پذیر ی Cm2/Vs‏۱۰/۰۵۷و
نسبت روشن/خاموش به بزرگی ۱۰۴< ، تولید می‌کنند. این مقادیر ‏تحرک‌پذیری، شش برابر نسبت به ترانسیستورهای لایه نازک ‏HTP‏ که با روش رسوب- بخار درست ‏شده‌اند، بهبود یافته‌اند. این محققان این بهبود را به درجه بالای خلوص ساختاری و غیاب مرزدانه‌ها در داخل ‏نانوسیم مربوط می‌کنند. آنها همچنین توانستند بدون آنکه به خواص اصلی صدمه‌ای زده شود، نانوسیم‌ها را ‏روی بسترهای انعطاف‌پذیر رسوب دهند.

برایزنو می‌گوید: «نتایج اولیه نشان می‌دهد که این ادوات در عین حال که کار
خود را انجام می‌دهند ‏می‌توانند تنش‌های مکانیکی را نیز تحمل کنند».

نتایج این تحقیق در مجله ‏Nano Letters‏ منتشر شده‌است.