استفاده از کربن الماس مانند در سیستم‌های نانوالکترومکانیکی

سوختگی یا آسیب مکانیکی یکی از اصلی‌ترین مشکلات موجود در سیستم‌های
نانوالکترومکانیکی مبتنی بر نانولوله‌های کربنی است. اخیرا به‌جای الکترودهای فلزی
از کربن الماس مانند در این سیستم‌ها استفاده شده است. این کار تاثیر شگرفی روی
عملکرد دستگاه داشته است.

به‌دلیل خواص مکانیکی و الکترونیکی نانولوله‌های کربنی، این مواد به‌عنوان واحدهای
سازنده‌ی نسل بعدی ادوات نانوالکترومکانیکی شناخته می‌شون؛ برای مثال می‌توان از
آنها در حسگرهای پرکاربرد، ادوات منطقی و عناصر حافظه استفاده کرد. با این حال چالش‌هایی
در ساخت آرایه‌های منظم از نانولوله‌های منفرد پیش روی دانشمندان است که مانع از
تجاری‌سازی و تولید انبوه ادوات نانولوله‌ای می‌شود.

پژوهش‌های مرکز فناوری‌های نانو ساندیا، آزمایشگاه‌های ملی لس‌آلموس و دانشگاه
بینقامتون حاکی از آن است که بهبودهایی چشمگیر در بخش سیستم‌های نانوالکترومکانیکی
مبتنی بر نانولوله‌های کربنی انجام گرفته‌است.

هراسیو اسپینوسا، استاد دانشگاه نورث‌وست، می‌گوید که این دستگاه‌ها پس از چند چرخه‌ی
کاری، متناسب با به شکل هندسی‌شان، تمایل زیادی به شکسته شدن، سوختن و به هم چسبیدن
دارند. این مسئله اصلی‌ترین محدودیت استفاده از این نانوادوات است. کشف این گروه‌های
تحقیقاتی ممکن است کلید اصلی سیستم‌های نانوالکترومکانیکی مبتنی بر نانولوله‌های
کربنی باشد، به شکلی که این دستگاه‌ها جایگزین ادوات میکروالکترونیکی رایج شوند.

تا پیش از این، در ساخت ادوات نانوالکترومکانیکی مبتنی بر نانولوله‌‌های کربنی از
الکترودهای لایه‌ی نازک فلزی استفاده می‌شد، اما در این پروژه‌ی جدید، به جای آن از
الکترودهایی از جنس کربن الماس‌مانند استفاده شد. این ماده‌ رسانای جریان الکتریکی
بوده و استحکام مکانیکی بالایی دارد. این کار مانع از ایجاد مشکل در سیستم‌های
نانوالکترومکانیکی مبتنی بر نانولوله می‌شود. در این پروژه محققان برای اولین بار
سیستمی را ارائه کردند که از نانولوله‌های کربنی منفرد ساخته شده و پس از چند چرخه‌ی
کاری دچار آسیب نمی‌شود. از این سیستم می‌توان در عناصر حافظه که ذخیره‌سازی
اطلاعات در حالت‌های دوتایی انجام می‌شود، استفاده کرد. این روش گام مؤثری به‌سوی
ساخت ادوات مبتنی بر نانولوله‌های کربنی محسوب می‌شود.

پژوهشگران از این سیستم جدید به‌عنوان سوئیچ در پلت‌فرم‌ها استفاده می‌کنند تا با
آن به بررسی مشکلات مختلف در ادوات نانوالکترومکانیکی پرداخته، راه حلی برای این
مشکلات بیابند. آنها با استفاده از مدل‌های کامپیوتری موفق به توضیح ساز و کارهای
بروز مشکلات شده، در نهایت توانستند دلیل‌ آن را بیابند. محققان ثابت کردند که
استفاده از الکترودهای کربنی الماس‌مانند به جای الکترودهای فلزی، می‌تواند تأثیر
چشمگیری در عملکرد دستگاه داشته باشد، همچنین می‌توان از آن در حافظه‌های صفر و یکی
استفاده کرد.

نتایج این تحقیق در نشریه‌ی Small چاپ شده‌است.