محققان در آمریکا کشف کرده‌اند که نانوسیم‌های سیلیکونی ممکن است برای الکترونیک و رایانه‌های آینده ایده‌آل باشند؛ زیرا روند تشکیل آنها یکسان و بنابراین قابل کنترل است. این محققان برای مشاهده چگونگی رشد نانوسیم‌های سیلیکونی از هسته اولیه(قبل از رشد به صورت سیم)، از میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده کرده‌اند.
نانوسیم‌های ایده‌آل برای الکترونیک آینده
محققان در آمریکا کشف
کرده‌اند که نانوسیم‌های سیلیکونی ممکن است برای الکترونیک و رایانه‌های آینده
ایده‌آل باشند؛ زیرا روند تشکیل آنها یکسان و بنابراین قابل کنترل است. این محققان
برای مشاهده چگونگی رشد نانوسیم‌های سیلیکونی از هسته اولیه(قبل از رشد به صورت
سیم)، از میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده کرده‌اند.
این فرایند هسته‌زا می‌تواند با شروع تشکیل یخ در یک ظرف آبی که در فریزر قرار داده
شده‌است، مقایسه شود. در این حالت، آب طی یک مرحله انتقال فاز از مایع به جامد
تغییر فاز می‌دهد. اریک استچ از دانشگاه پوردو و یکی از این محققان، گفت:«آنچه در
این کار غیر معمول است، این که ما این فرایند هسته‌زا را در مقیاس بی‌نهایت کوچک
مشاهده کردیم. سه یافته اصلی این کار عبارتند از اینکه ما متوجه شدیم که این فرایند
هسته‌زا در مقیاس بی‌نهایت کوچک بسیار تکرارپذیر است؛ ما می‌توانیم آنچه اتفاق
خواهد افتاد را پیش‌بینی و اندازه‌گیری کنیم؛ و این دو حقیقت با همدیگر به ما دیدی
را می‌دهند که می‌توانیم برای ساخت این نانوسیم‌ها برای الکترونیک آینده با اطمینان
سیستم‌هایی طراحی کنیم.»
این نانوسیم‌های سیلیکونی از نانوذرات طلا در محدوده ۱۰ تا ۴۰ نانومتر شروع به
تشکیل شدن کردند. این ذرات طلا در محفظه خلأ این میکروسکوپ الکترونی قرار داده
شدند، سپس یک گاز حاوی سیلیکون از روی آنها عبور داده شد. این ذرات، برای رها کردن
سیلیکون از این گاز به‌منظور تشکیل سیم‌های جامد، به‌عنوان کاتالیست عمل کردند. این
ذرات تا دمای ۶۰۰ درجه سیلسیوس گرم شدند که سبب ذوب شدن آنها شد، سپس آنها با
سیلیکون موجود در گاز فوق اشباع شدند. با افزایش زمانِ در معرض گاز قرار گرفتن،
طلای مایع به‌تدریج حاوی مقادیر خیلی زیادی سیلیکون شد و سیلیکون به‌صورت جامد
ترسیب و تشکیل نانوسیم شروع شد.
استچ گفت:«ما متوجه شدیم که یک هسته‌زایی منفرد حتی در هر کدام از قطرات کوچک موجود
است و کل پدیدۀ هسته‌زایی در یک روند بسیار قابل کنترل اتفاق می‌افتد. این بدین
معنی است که اگر شما بخواهید افزاره‌های الکترونیکی مبتنی بر این فناوری‌ها را
بسازید، می‌توانید واقعاً پیش‌بینی کنید که چه موقعی ساختار بلوری نانوسیم‌ها شروع
به رشد می‌کند.»
او ادامه داد:«نانوسیم‌های سیلیکونی و موادی مانند آرسنیدگالیوم، نیتریدگالیوم یا
آرسنیدایندیم، برای ادامه کوچک‌سازی الکترونیک به‌عنوان کاندیداهای مناسبی، مورد
مطالعه قرار گرفته‌اند. اگر شما بخواهید افزاره‌های الکترونیکی مبتنی بر نانوسیم‌ها
را بسازید، باید فرایند ساختشان تکرارپذیر و قابل کنترل باشد، همچنین باید درک
درستی از چگونگی شروع و تکمیل رشد ساختار بلوری‌شان داشته باشید. ما در بررسی کل
مراحل این فرایند هسته‌زایی، نیز به دنبال درک چگونگی رشد ساختار بلوری نانوسیم‌ها
و کنترل این رشد هستیم.
نتایج این تحقیق در مجله Science منتشر شده‌است.
