تحقیقی جدید در بررسی ارتعاشات نانولوله‌ها

محققان آی بی ام، با استفاده از روش جدیدی بر مبنای الکترون- فونون موفق به اندازه‌گیری نحوه توزیع بارهای الکتریکی در نانولوله‌های کربنی به قطر کمتر از دو نانومتر شدند و به این ترتیب به جزئیات بیشتری از رفتار الکتریکی این نانولوله‌ها ـ که بلوک‌های سازنده نسل آینده تراشه‌های رایانه‌ای سریع‌تر و کم‌مصرف‌تر از ترانزیستورهای سیلیکونی کنونی را تشکیل می‌دهند ـ دست یافتند.

ساخت ترانزیستورهای بهتر مستلزم درک بیشتر چگونگی تأثیر محیط بر این بارهای
الکتریکی موضعی است؛ بنابراین وجود روشی برای اندازه‌گیری تغییر چگالی بارهای موضعی
در این نانولوله‌ها ضروری می‌باشد؛ یعنی همان چیزی که محققان آی بی ام آن را به دست
آورده‌اند.

گزارش این تحقیق در شماره چهاردهم اکتبر ۲۰۰۷ نشریه Nature Nanotechnology به چاپ
رسیده‌است. این محققان با در نظر گرفتن رنگ نوری که از این نانولوله‌ها پراکنده شده،‌
تغییرات کوچک آنکه متناظر با تغییر چگالی الکترون در این نانولوله‌هاست را اندازه‌گیری
نمودند.

مزیت این روش آن است که می‌توان برهم‌کنش بین حرکت اتم‌ها و الکترون‌ها، و تغییرات
چگالی الکترون‌ها را به‌صورت تغییرات فرکانس حرکت ارتعاشی اتم‌های نانولوله مشاهده
کرد.

در مارس ۲۰۰۶ این محققان توانستند اولین مدار مجتمع کامل الکترونیکی را حول یک تک‌مولکول
نانولوله کربنی ایجاد نمایند. چالشی که تاکنون دانشمندان با آن مواجه بودند قابلیت
تکثیرپذیری این ترانزیستورهای نانولوله‌ای بود که دارای عملکرد برتری هستند. با
توجه به حساسیت نانولوله‌های کربنی به شرایط محیطی، می‌توان خواص آنها را به کمک
مواد خارجی تغییر داد که به این ترتیب جریان الکتریکی و در نتیجه عملکرد آنها تحت
تأثیر قرار می‌گیرد.

در کنار الکترون‌ها می‌توان از فوتون‌ها برای انتقال سیگنال‌های الکتریکی و انجام
محاسبات رایانه‌ای استفاده نمود؛ اما گرمای حاصل از برهم‌کنش الکترون – فونون مانع
از حرکت جریان الکتریکی داخل تراشه‌های رایانه‌ای می‌شود.

محققان با درک چگونگی این برهم‌کنش‌های موضعی به روش بهتری برای به‌کارگیری قابلیت
آنها برای استفاده در مدارها و نیمه‌رساناها‌ی داخل تراشه‌های رایانه‌ای دست یافته‌اند
و هم‌اکنون برای ساخت مدارهای منطقی نانولوله‌ای تلاش می‌کنند. هم‌اکنون دانشمندان
با استفاده از این روش توانسته‌اند رفتار الکترونیکی موضعی تک‌تک نانولوله‌های
کربنی را مورد مشاهده و بررسی قرار دهند.