تراشیدن اتم به اتم توسط حکاک های نانویی

اخیراً محققان فرانسوی راه جدیدی برای شکل دادن به نانومواد
ابداع کرده اند که در آن از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) به
عنوان یک ابزار برشی بسیار دقیق استفاده می شود. به کمک این
روش می توان موادی چون نانولوله های کربنی را با کندن اتم های
منفرد از مناطق تعیین شده، تراشید و این امکان به وجود می آید
که از طریق روش بالا-پایینِ چند منظوره، ساختار های متفاوتی را
تولید نمود.

میکروسکوپ های الکترونی برای عکسبرداری، از الکترون های پر
انرژی استفاده می کنند و این الکترون ها می توانند به نمونه
های تحت مشاهده آسیب رسانده و اتم های آنها را جدا کنند. اخیراً،
این پدیده توسط آلبرتو زوبلی از دانشگاه پاریس-سود و همکارانش
به یک نقطه قوت تبدیل شده است و این گروه از پدیده مذکور، در
تراشیدن (و عکسبرداری همزمان) نمونه ها بهره می گیرند.

گروه مذکور به منظور کنترل ناحیه تحت آسیب، بر هم‌کنش بین ماده
و پرتو الکترونی را در ولتاژ های مختلف ارزیابی نمودند و
دریافتند که سطح مقطعِ آسیبِ اتم های منفرد (احتمال کنده شدن)
یکنواخت نبوده و به موقیعت اتم ها در نانولوله و همجواری آنها
با عیوب شبکه بستگی دارد.

با شناسایی این احتمال ها، محققان مذبور روش جدید خود را برای
تراش نانویی طراحی کردند. روش جدید مانند تراشیدن معمولی با
پرتو یونی است، با این تفاوت که در آن از پرتوافکنی الکترونی
که تناسب بهتری با نانوساختار ها دارد، استفاده می‌شود. در روش
جدید می توان ناحیه تحت تابش را با دقت فضایی بسیار بالای ۰٫۵
نانومتر انتخاب نمود.

محققان مذکور از روش ابداعی خود در تغییر قطر موضعی نانولوله
های آلی و معدنی تک جداره، بهره گرفتند. بنا به اظهارات زوبلی،
ناحیه تراشیده شده تنها چند نانومتر طول داشته و می توان با
اعمال پیاپی این فرآیند، نانولوله ها را به اشکال دلخواه
درآورد.

قابلیت تراش کنترل شده نانولوله ها از لحاظ صنعتی دارای اهمیت
فراوانی است. محققان مذکور عنوان کردند که حذف ردیفی از اتم ها
در یک نانولوله، خصوصیات الکترونیکی آن را تغییر می دهد و به
این ترتیب می توان فلزات را به نیمه رسانا تبدیل کرد و بالعکس.

همچنین زوبلی در مورد سایر کاربرد های این روش گفت:‌ «ما می
توانیم لایه های گرافن (graphene) را برش داده و نانونوار هایی
با عرض مشخص تولید کنیم. علاوه بر این، ما قادریم تا نقاط
کوانتومی ای با اندازه محدود شده، بسازیم.»

نتایج این بررسی در نشریه Physical Review B منتشر شده است.