|
پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف، با مطالعه اثرات
ناهمگنی‌های ساختارهای نانومتری، راهکاری برای بهبود دستگاه‌های الکترونیکی
نانومقیاس ارایه دادند.
مهندس رضا عوض‌محمدی، پژوهشگر این طرح، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد
ویژه توسعه فناوری نانو گفت: «پژوهشی با هدف به دست آوردن یک روش تحلیلی
برای مدل‌سازی اثر ذرات نانومتری درون بستری ارتجاعی انجام شده است».
وی در ادامه افزود: «در سال‌های اخیر، مسائلی همچون مسئله حفره استوانه‌ای
در محیط بی‌نهایت حل شده بود ولی مسئله حفره استوانه‌ای در نیم‌فضا حل
نشده، لذا در این پژوهش، با محدود کردن فضای اطراف حفره نانومتری در یک
جهت، مسئله جدیدی را حل نمودیم».
مهندس عوض‌محمدی در مورد نحوه انجام این کار گفت: «ابتدا روابط موجود برای
اثرات سطح در مقیاس نانو را به دست آوردیم. در این روابط، معادلات تعادل
برای سطح استوانه‌ای که دارای شعاع نانومتری است نوشته شد. در واقع این
روابط مقدار تنش در یک طرف سطح را با وارد کردن تنش سطحی، مرتبط کرده که
مقدار آن وابسته به کرنش سطحی و خواص سطح است. مقدار این تنش سطحی با بزرگ
کردن شعاع سطح به سمت صفر میل کرده و روابط به همان روابط کلاسیک منتهی
شدند.
در ادامه، از حل تحلیلی برای مواد دارای ناهمگنی (بدون در نظر گرفتن اثرات
سطح)، استفاده کردیم. این حل از روشNeuber-Papkovich که روش شناخته شده‌ای
در الاستیسیته است، استفاده می‌کند. در این حل، میدان تنش در اطراف یک حفره
استوانه‌ای، بدون در نظر گرفتن اثرات سطح به دست آمد.
در مرحله بعد، مسئله با در نظر گرفتن شرایط مرزی اثرات سطح حل شد و در
نهایت، حل کامل مسئله حاصل گردید.
در مرحله پایانی، ۲ مثال برای نمونه حل شد و آلومینیوم برای هر ۲ مثال، به
عنوان ماده زمینه فرض شد. در مثال اول، یک حفره استونه‌ای زیر یک سطح آزاد،
تحت بار کششی بی‌نهایت قرار گرفت و در مثال دوم، یک ناهمگنی استوانه‌ای،
تحت یک کرنش یکنواخت داخلی مانند تغییر دما قرار گرفت.
نتایج به دست آمده در هر ۲ مثال، با مثال‌های حل شده متناظر که در آنها
اثرات سطح در نظر گرفته نشده بود مقایسه شد و نتایج حاکی از آن است که
اثرات سطح، می‌تواند مقادیر تنش را به صورت محسوسی برای شعاع‌های کمتر از
۲۰ نانومتر تغییر دهد».
مهندس عوض‌محمدی با بیان اینکه در حال حاضر، صنایع بسیاری مشغول تهیه مواد
الکترونیکی بسیار ریز نانومتری هستند، افزود: «مشکل بزرگی که در همه این
صنایع وجود دارد ناهمگنی‌هایی با مقیاس نانو است که کارکرد کلی این وسایل
را تحت شعاع قرار داده، لذا مطالعه اثرات این ناهمگنی‌های بسیار ریز،
می‌تواند موجب بهبود کیفیت این وسایل گردد».
جزئیات این پژوهش که با همکاری آقای سعید عباسیون و دکترFuqian Yang از
دانشگاه Kentucky آمریکا انجام شده، در مجله International Journal of
Solids and Structures (جلد ۴۶، صفحات۲۹۰۶–۲۸۹۷، سال ۲۰۰۹) منتشر شده است.
|
