|
با کوچک‌تر شدن اجزای الکترونیکی، محققان به دنبال راه‌های جدیدی برای ساخت
مدارات مولکولی بسیار کوچک بر پایه‌ی نانومواد هستند. یوسو کیم از ریکن در ژاپن
و همکارانش در کره و فرانسه نشان داده‌اند که می‌توان آرایه‌های نقطه‌ی
کوانتومی یک‌بعدی را در نانولوله‌های کربنی تولید کرد؛ این شاهکار می‌تواند
الکترونیک را به محدوده‌ی کوچک‌تر از ۱۰ نانومتر وارد کند.
نانولوله‌های کربنی، به‌دلیل داشتن خصوصیات مکانیکی و الکتریکی بسیار خوب، مواد
امیدوارکننده‌ای برای توسعه‌ی ابزارهای الکترونیکی به شمار می‌رودند. با این
حال پیش از استفاده‌ی عملی، محققان باید بتوانند ساختار الکترونیکی لوله‌ها را
به‌منظور وظیفه‌دار نمودن مناسب آنها اصلاح کنند که انجام این کار برای لوله‌های
اولیه دشوار است، زیرا دیواره‌های این لوله‌ها فوق‌العاده پایدار است که این
امر غنی‌سازی شیمیایی آنها را مشکل می‌کند.
هم‌اکنون کیم و همکارانش برای حل این مشکل موفق به ابداع روش ساده‌ای شده‌اند.
این دانشمندان از طریق ایجاد یک انحراف محوری بین نانولوله و یک زیرلایه‌ی نقره‌ای،
موفق به تولید آرایه‌هایی از نقاط کوانتومی در درون نانولوله‌های کربنی تک‌جداره
شدند. نکته‌ی مثبت در این روش این است که در آن به هیچ عملیات فیزیکی یا
شیمیایی برای اصلاح نانولوله‌های مذکور نیاز نیست.
عدم تطابق
این گروه (که شامل محققانی از دانشگاه توکیو و دانشگاه آیکس- مارسیل فرانسه
بودند) دریافتند که خصوصیات الکترونیکی نانولوله‌های کربنی به میزان زیادی تحت
تأثیر روش تثبیت لوله‌ها بر روی زیرلایه‌های فلزی است. قیدهای کوانتومی به شکل
ساختارهای دیواره‌ی کوانتومی (QW) تناوبی در سرتاسر طول نانولوله ایجاد شده، می‌توان
اندازه‌ی نواحی محدودشده از طریق تغییر عدم تطابق بین لوله و زیرلایه قابل
کنترل است.
ساختار باندشکل این نانولوله‌ها را می‌توان بر حسب درجه‌ی عدم تطابق بین
نانولوله و زیرلایه تغییر داد، به این ترتیب این ساختار شبیه یک ابرشبکه می‌گردد
که در آن انرژی باندگپ بهصورت تناوبی تنظیم می‌شود. این امر به‌نوبه‌ی خود
منجر به تولید آن دسته از سوارسازی‌های تناوبی از ساختار الکترونیکی نانولوله
می‌گردد که در نهایت بهصورت نقاط کوانتومی چندگانه‌ی تک‌بعدی نمود پیدا می‌کنند.
رهبر این گروه به نام ماکی کاواتی در این باره گفت: «این نقاط شبیه به دیواره‌های
کوانتومی چندگانه در یک ابرشبکه‌ی سه‌بعدی هستند؛ یکی از انواع QW که خیلی پیش‌تر
در تاریخچه‌ی مهندسی باندگپ نیمه‌رسانا پیشنهاد شده بود.» وی افزود: «این
نخستین باری است که ساخت یک ساختار QW تناوبی در درون یک نانولوله‌ِی کربنی
گزارش می‌گردد و این روش امکان ساخت اتصالات نانومقیاس p-n را در درون یک
نانولوله کربنی فراهم می‌سازد.»
اما این تمام ماجرا نیست، به‌دلیل اندازه‌ی بی‌نهایت کوچک ناحیه‌ی محدودشده،
شکافتگی تراز انرژی مشاهده‌شده برای نانولوله‌ها بسیار بزرگ (حدود ۲۶۰meV ) است
که این امر نشان می‌دهد این ساختار می‌تواند به‌عنوان یک سیستم نقطه‌ی کوانتومی
در دمای اتاق (و نه فقط در دماهای فوق پایین) عمل کند.
هم‌اکنون این گروه به مطالعه‌ی دیگر نانوسیستم‌ها همانند نانوسیم‌ها و حتی
گرافن مشغول هستند.
نتایج این تحقیق در نشریه‌ی Nature Nanotechnology به چاپ رسیده‌است.
|
