محققان موسسه مهندسی زیستی کاتالونیا و دانشگاه بارسلونا روشی آسان برای اندازه‌گیری ثابت دی‌الکتریک فیلم‌های نازک در مقیاس نانو توسعه داده‌اند.
اندازه‌گیری ثابت دی‌الکتریک در مقیاس نانو
محققان موسسه مهندسی زیستی کاتالونیا و دانشگاه بارسلونا روشی آسان برای اندازه‌گیری ثابت دی‌الکتریک فیلم‌های نازک در مقیاس نانو توسعه داده‌اند. برای اجرای این روش که مبتنی بر میکروسکوپی نیروی الکتروستاتیک است، هر نوع میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) تجاری کافی بوده و به تجهیزات الکترونیکی پیچیده دیگری نیاز نیست.
با کاهش مقیاس فناوری نیمه‌رساناها و رسیدن آن به مقیاس زیر میکرونی، اندازه‌گیری دقیق ثابت دی‌الکتریک با تفکیک‌پذیری فضایی بالا اهمیت بیشتری یافته است. در زیست‌شناسی نیز علاقه روزافزونی به اندازه‌گیری این ثابت در مقیاس نانو وجود دارد. در این حوزه، ثابت دی‌الکتریک نقش مهمی در فرایندهایی همچون تشکیل پتانسیل غشایی و انتقال یون از غشا بازی می‌کند. روش‌های استاندارد تعیین مشخصات فیلم‌های نازک برای این کار مناسب نیستند، زیرا آنها محدوده وسیعی از نمونه را روبش می‌کنند.
این گروه از دانشمندان برای رفع این نیاز اطلاعاتی در مقیاس‌های بسیار کوچک‌تر، روش ساده‌ای برای اندازه‌گیری ثابت دی‌الکتریک توسعه داده‌اند که برای محدوده وسیعی از ساختارهای فیلم نازک، از مواد حالت جامد گرفته تا غشاهای زیستی قابل اجراست.
این پژوهشگران می‌توانند با استفاده از یک مدل تحلیلی دقیق، ثابت دی‌الکتریک را از اندازه‌گیری‌های نیروی الکتروستاتیک DC که توسط یک AFM تجاری به دست آمده است، استخراج کنند. این روش روی فیلم‌های نازک دی‌اکسید سیلیکون و تک‌لایه‌های غشایی بنفش آزمایش شده و کارایی آن مورد تأیید قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از این روش با نتایج حاصل از مطالعات اخیر انجام شده توسط میکروسکوپی ظرفیت خازنی نانومقیاس (با استفاده از راهکار حسگری جریان) انطباق بسیار خوبی دارند.
این تیم پژوهشی در حال بهبود دقت اندازه‌گیری‌ها بوده و می‌خواهند استفاده از این روش را به محیط مایع نیز بسط دهند.
نتایج کار این گروه در مجله Nanotechnology منتشر شده است.
