نگاهی تازه به‌نانوسیم‌های شفاف

استفاده از ایندیم به‌عنوان یکی از ترکیبات فلزی شفاف به‌علت کمیاب و گران بودن، مقرون به‌صرفه نیست. لذا محققان در جستجوی مواد جدیدی هستند، در راستای این تحقیقات نانوسیم‌های شفافی کشف ‌شده‌اند که کاربرد زیادی در زمینه‌هایی از جمله صفحات نمایش مسطح، سلول‌های خورشیدی و دیودهای نوری دارند.

استفاده از ایندیم به‌عنوان یکی از ترکیبات فلزی شفاف به‌علت کمیاب و گران
بودن، مقرون به‌صرفه نیست. لذا محققان در جستجوی مواد جدیدی هستند، در
راستای این تحقیقات نانوسیم‌های شفافی کشف ‌شده‌اند که کاربرد زیادی در
زمینه‌هایی از جمله صفحات نمایش مسطح، سلول‌های خورشیدی و دیودهای نوری
دارند.
یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه میشیگان
آمریکا نشان داده‌اند که این قبیل نانوسیم‌ها را می‌توان با اضافه کردن
آنتیمون به‌اکسید قلع تولید کرد. این نانوسیم‌ها که به‌شدت هادی هستند
دارای مقاومت الکتریکی اندکی در حدود می‌باشند وتوانایی عبور جریان بالایی
تا را نیز دارا می‌باشند.

نانوسیم‌های هادی و شفافی که قبلاً تولید شده‌اند، بدون هیچگونه ناخالصی
بوده و رسانایی کمتری نیز داشته‌اند که اغلب آنها از ترکیبات اکسید قلع –
ایندیم تشکیل شده‌اند. ولی به‌خاطر کمیاب بودن ایندیم این نانوسیم‌ها خیلی
مقرون به‌صرفه نیستند ولی نانوسیم‌های شفاف ساخته‌شده‌با SnO2 به‌خاطر
فراوانی قلع و ارزان بودن روش تولید آنها از توجه زیادی برخوردار است.

Lu و همکارانش این نانوسیم‌ها را با روش کاتالیستی در فازهای بخار- مایع-
جامد تولید کرده‌اند. این کار با لایه نشانی لایه نازکی از طلا به‌اندازه
۱۰ نانومتر روی ویفرسیلیکونی صورت گرفته‌است. با قراردادن نمونه در کوره‌ای
شامل عناصر قلع و آنتیمون و بالابردن دما تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد، لایه نازک
طلا به‌صورت نانوذراتی از طلا تغییر شکل می‌دهند و با بخار‌‌شدن قلع
وآنتیمون در مجاورت گازاکسیژن نانوسیم‌ها روی نانوذرات طلا رشد داده می‌شوند.

این روش خیلی ساده‌است و انتظار می‌رود بتوان در هر لحظه چندین کیلوگرم از
این نانوسیم‌ها را تولید کرد. این نانوسیم‌ها در رنج فرکانسی نورمرئی کاملاً
شفاف هستند. مثلاً ۷۷ درصد نور تابیده‌شده‌به‌لایه‌ای با ضخامت nm100، از
آن عبور می‌کند. با این وجود اینگونه نانولوله‌ها با میکروسکوپ‌های نوری
قابل دیدن نمی‌باشند. حتی اگر دارای قطر بزرگی باشند. این نانوسیم‌ها فقط
با مد میدان-تاریک میکروسکوپ الکترونی قابل رؤیت هستند و می‌توان داخل آنها
را نیز مشاهده کرد.

نانوسیم‌های ذکر شده، دارای خاصیت شبه‌فلزی می‌باشند و رسانایی آنها با
کاهش دما کاهش پیدا می‌کند. این قبیل نانوسیم‌ها را می‌توان در ساخت سلول‌های
خورشیدی ارگانیکی، ترانزیستورهای لایه نازک، حسگرهای گاز و ادوات گسیل
میدانی به‌کار برد.

محققان دانشگاه میشیگان موفق به‌ساخت یک گسیل‌‌دهنده میدانی در ولتاژهای
پایین در حدود ۲ ولت ‌شده‌اند که کاربرد این گسیل‌دهنده‌‌ها بزودی وارد
بازار خواهد شد.

اکنون محققان روی این ایده که از این نانوسیم‌ها به‌عنوان اتصال شبکه‌های
لایه نازک استفاده کنند، کار می‌کنند. برای مثال به‌علت حساسیت بالای
ساختار فلز- نیم‌رسانا- نانوسیم‌ ایندیم برای حس کردن اتانل در مقایسه با
نانوسیم به‌تنهایی، این نانوسیم‌ها مورد توجه قرار گرفته‌اند.

از دیگر کاربردهای این نانوسیم‌ها می‌توان به‌ساخت ترانزیستورهای شفاف با
استفاده از این نانوسیم‌ها اشاره کرد که در این ساختار نانوسیم با دوپینگ
پایین و به‌عنوان نیم‌رسانا به‌کار گرفته شده‌است.

نتایج این کار در مجله .Appl. Phys. Lett به‌چاپ رسیده‌است.