نانودستگاهها بهوسیلهی پرتوی الکترونی با تمرکز بالا قابل شکلدهی هستند. دانشمندان روش نوینی با عنوان دفع پرتوی الکترونی اتمها (EBESA) برای حک کردن نانوحفراتی کوچکتر از ۲٫۵ نانومتر در نانولولههای کربنی چنددیواره و نانوسیمهای نیوبیوم ابداع کرده‌اند. در صورت اصلاح و بهبود، از این روش میتوان در ساخت ترانزیستورهای تحت اثر میدان و ترانزیستورهای تکالکترونی و آشکارسازهای فتونی و شیمیایی استفاده کرد.
دفع الکترون، راهی برای شکلدهی نانودستگاهها
نانودستگاهها بهوسیلهی پرتوی الکترونی با
تمرکز بالا قابل شکلدهی هستند. دانشمندان روش نوینی با عنوان دفع پرتوی
الکترونی اتمها (EBESA) برای حک کردن نانوحفراتی کوچکتر از ۲٫۵ نانومتر
در نانولولههای کربنی چنددیواره و نانوسیمهای نیوبیوم ابداع کرده‌اند. در
صورت اصلاح و بهبود، از این روش میتوان در ساخت ترانزیستورهای تحت اثر
میدان و ترانزیستورهای تکالکترونی و آشکارسازهای فتونی و شیمیایی استفاد
کرد.
این روش هماکنون بهوسیلهی محققان تا مقیاس‌های در حد
آنگستروم در حال ارتقاست که این مسأله امکان ساخت دستگاه‌های الکترونی مثل
ترانزیستور را با دقت تک اتم فراهم می‌کند. وقتی اشعه‌ی الکترونی از یک
میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) بر روی کوچک‌ترین نقطه‌ی قابل دسترسی
(هماکنون به اندازه‌ی قطر یک اتم کربن است) تمرکز یابد، اتمهای تکی
می‌‌‌توانند به‌صورت قابل کنترلی، یکی‌یکی از روی سطح جدا شوند. اینها
صحبت‌های سرپرست گروه، آقای الکسی بزریادین، بود. او همچنین افزود: »هر چند
گروه ما هنوز به این میزان بالایی از تفکیک‌پذیری نرسیده‌است؛ ما می‌توانیم
نانوحفراتی با قطر ۲٫۵ را ارائه و نشان دهیم که بر روی نانولولههای کربنی
و نانوسیمهای نیوبیوم حک شده‌اند.» محور حفره، عمود بر محور نانولوله است.
اتمهای کنده‌شده:
روش محققان بر پایه‌ی استفاده از یک TEM ولتاژ بالا برای شتاب دادن به
الکترون‌ها و بالا بردن انرژی آنها تا keV200 است. الکترون‌های با انرژی
بالا، اتمهای نمونه را بر اثر تصادم با آنها از نمونه جدا می‌کند. آقای
بزریادین افزود: «مطلب مهم دیگر آنکه، TEMهای مدرن به ما این امکان را
می‌دهند تا الکترون‌های با انرژی زیاد، بر روی نقطه‌ی کوچکتر از ۱
آنگستروم (۰٫۱ نانومتر) متمرکز شوند.» به‌عنوان مثال، فاصله‌ی میان اتمهای
مجاور در گرافن ۱٫۴ آنگستروم است. از برداشت اتمها از نمونه با این چنین
ضربات الکترون‌هایی در حالت عادی، اجتناب می‌شود؛ چون این کار به نمونه
صدمه می‌زند. هر چند، با متمرکز کردن اشعه میتوان حکاکی‌هایی نانومقیاس با
الکترون ایجاد کرد؛ درست شبیه به آنچه در سندبلاست با شن انجام می‌شود.
این روش می‌تواند در مقیاس‌هایی به حد کافی کوچک انجام شود تا برای مواد
نانومقیاس مهندسی مانند نانولولههای کربنی و نانوسیمهای نیوبیوم به کار
گرفته شود.
هماکنون، این روش می‌تواند برای تولید دستگاه‌های نمونه‌ی اصلی در
آزمایشگاه با قدرت تفکیک‌پذیری دو تا سه نانومتر استفاده شود. با
پیشرفت‌های بیشتر، هدف نهایی، هدف‌گیری و کنترل برداشت اتمهای تک از گرافن
است.
هماکنون این گروه تحقیقاتی به دنبال طراحی نقشه‌ای برای انجام
اندازه‌گیری‌های الکتریکی بر روی مواد نانومهندسی است تا به چگونگی تأثیر
اصلاحات بر خواص انتقالی را دریابند؛ به‌عنوان مثال، نانولوله‌ی اصلاح‌شده
ممکن است بتواند خواصی شبیه خواص یک ترانزیستور تکالکترونی داشته باشد.
گزارش تحقیقات این گروه در Journal of Applied Physics به چاپ رسیده‌است.
