برای به کار انداختن دستگاههایی نظیر ترانزیستور نیاز به یک مولد بسیار کوچک است. قطعات مورد استفاده در این مولد بسیار کوچک هستند. بازده این قطعات در عملکرد دستگاهها نقش اساسی دارد. یک گروه تحقیقاتی در مؤسسهی تکنولوژی جرجیا در حال توسعهی مادهی جدیدی برای استفاده در نانومولدهاست.
ارائهی مادهی جدیدی برای ساخت نانومولدها
برای به کار انداختن دستگاههایی نظیر ترانزیستور نیاز به یک مولد بسیار کوچک است. قطعات مورد استفاده در این مولد بسیار کوچک هستند. بازده این قطعات در عملکرد دستگاهها نقش اساسی دارد. یک گروه تحقیقاتی در مؤسسهی تکنولوژی جرجیا در حال توسعهی مادهی جدیدی برای استفاده در نانومولدهاست.
یک نانومولد بهینه، میتواند برای دستگاههای کوچکی نظیر الایدیها،MEMS، ترانزیستورها و ادوات پزشکی مانند روباتها، حسگرها و دیودهای حسگری، انرژی تأمین کند. گروه پروفسور وانگ از مؤسسهی تکنولوژی جرجیا در حال توسعهی یک نانومولد پیزوالکتریکی و تست آن روی دستگاههای مختلف هستند. آنها دریافتند که نانوسیمهای اکسید روی ـ که ششوجهی هستند ـ بلورهای ستونیمانند، قادرند با تبدیل نیروی مکانیکی به الکتریکی ۱۰ نانووات بر سانتیمربع انرژی تولید کنند. انرژی مکانیکی میتواند از منابع محیطی مختلف، باد، موتور خودرو، تنفس انسان، جریان خون، حرکت بدن یا جنبشهای صوتی و ماورا صوتی تأمین گردد.
هرچند این کار پیشرفتی قابل توجه محسوب میشود؛ بازده نانوسیمهای اکسید روی بسیار کم است و این مسئله دکتر وانگ را مجبور کرده تا برای ساخت نانومولدها از مواد جدیدی استفاده کند.
وانگ در حال توسعهی مواد فروالکتریکی است که بتواند با آنها نانوسیمهایی را تولید کند که ۱۰ برابر بیشتر از اکسید روی پتانسیل الکتریکی ایجاد کند. دلیل افزایش میزان پتانسیل در این مواد این است که بلورهای فروالکتریک از اتمهایی تشکیل شدهاند که بهصورت نامتوازن در ساختار بلور پخش شدهاند و این مسئله موجب تولید یک پلاریزاسیون دائمی و خودبهخودی در این ماده میگردد. اعمال یک فشار درونی به این ماده، پلاریزاسیون را افزایش داده، منجر به ایجاد پتانسیل الکتریکی بالایی میشود.
نظریهای وجود داردکه بر مبنای آن، برای راهاندازی نانومولد نیروی مکانیکی بسیار کمی لازم است؛ زیرا جابهجاییهای اتمی کوچک منجر به تغییرات زیادی در ساختار نانومواد میگردد، در حالی که در مواد بزرگتر این تغییرات کمتر است. دکتر وانگ درصدد اثبات این نظریه است.
یکی از چالشهای پیش روی گروه دکتر وانگ، ساخت نانوسیمهای فروالکتریک است که بسیار پیچیدهتر از نانوسیمهای اکسید روی میباشند. برای رشد نانوسیمهای فروالکتریک، آنها از فرایند نمک گداخته استفاده کردند؛ در این فرایند از کلرید سدیم گداختهشده بهعنوان محیط واکنش برای خودآرایی نانوسیمها از مواد اولیهی خود در دمای ۱۵۰۰ درجه فارنهایت استفاده میشود. نانو سیمهای به دستآمده ۱۰ هزار برابر نازکتر از تار موی انسان بودند.
هماکنون این گروه در حال بررسی این موضوع هستند که اگر با میکروسکوپ نیروی اتمی این نانوسیمها کج شوند چه مقدار پتانسیل تولید خواهند کرد. هدف نهایی این گروه ساختن یک نانومولد واقعی است که بتواند ادوات مختلفی را راهاندازی کند.