ساخت سریع‌ترین سوئیچ جهان

یکی از موانع بر سر راه بهبود عملکرد برخی محصولات نظیر پرینتر، کم بودن سرعت کار پیزوالکتریک‌ها در آنها است. برای حل این مشکل محققان ژاپنی سوئیچ بسیار سریعی ساخته‌اند که در مدت ۲۰۰ نانوثانیه پاسخ می‌دهد. این فناوری می‌تواند مصرف سوخت را در خودروها و مصرف جوهر در پرینترها را کاهش دهد.

یکی از موانع بر سر راه بهبود عملکرد برخی محصولات نظیر پرینتر، کم بودن سرعت کار
پیزوالکتریک‌ها در آنها است. برای حل این مشکل محققان ژاپنی سوئیچ بسیار سریعی
ساخته‌اند که در مدت ۲۰۰ نانوثانیه پاسخ می‌دهد. این فناوری می‌تواند مصرف سوخت را
در خودروها و مصرف جوهر در پرینترها را کاهش دهد.

موسسه تحقیقاتی تابش سینکروترون ژاپن، موسسه فناوری توکیو، موسسه ملی علوم مواد و
دانشگاه کیوتو اعلام کردند که موفق به ساخت سریع‌ترین سوئیچ جهان شده‌اند. این
سوئیچ در زمان ۲۰۰ نانوثانیه عمل کرده که در ساختار آن از یک پیزوالکتریک بسیار
نازک استفاده شده است. این پیزوالکتریک بخشی به‌نام نانودامنه دارد.

فیلم‌های نازک پیزوالکتریک دارای این ویژگی هستند که در صورت اعمال سیگنال الکتریکی،
تغییر ساختاری می‌دهند، به‌همین دلیل از آنها به‌عنوان منبع نیرو در ادوات
میکرومقیاس (MEMS) پرینترها استفاده می‌شود. با این حال زمان سوئیچ کردن بوسیله
جریان تولید شده توسط پیزوالکتریکی مناسب نیست. اگر بتوان زمان سوئیچ کردن را بهبود
داد آنگاه می‌توان پیشرفت چشمگیری را درعملکرد محصولات انتظار داشت.

برای نیل به این هدف موسسه تحقیقاتی تابش سینکروترون ژاپن به بررسی امکان استفاده
از تغییرات ساختاری نانودامنه‌ها در اثر اعمال جریان الکتریکی پرداخته است. این
نانودامنه‌ها فیلم‌های نازک فروالکتریک هستند. نتایج تحقیقات آنها نشان داد که این
فیلم نازک قادر است در مدت ۱۰/۲ میلیونیوم ثانیه یا به عبارتی ۲۰۰ نانوثانیه (۲۰۰ns
) به جریان اعمال شده پاسخ دهد.

نتایج این تحقیق ثابت کرد که می‌توان فیلم پیزوالکتریک را در ۲۰۰نانوثانیه کنترل
کرد، که این مسئله می‌تواند موجب توسعه محصولات شده و سرعت ادوات MEMS با استفاده
از این پیزوالکتریک‌ها افزایش ‌یابد. برای مثال در جت پرینترها اگر از این
پیزوالکتریک استفاده شود می‌توان انتظار داشت کنترل پخش جوهر بهبود یافته و در
نهایت بتوان خطوط نازک‌تری را ایجاد کرد و کیفیت تصویر را افزایش داد همچنین مصرف
جوهر در این پرینترها نسبت به پرینترهای رایج کاهش محسوسی دارد. در صنعت خودروسازی،
چنین فناوری می‌تواند منجر به کاهش مصرف سوخت و گاز خروجی از خودرو شود. البته برای
ساخت این سوئیچ سریع برای مصرف در صنعت خودروسازی باید از سرامیک باشد.

نتایج این تحقیق در شماره نوامبر نشریه Applied Physics Letters به چاپ رسیده و از
سوی Virtual Journal of Nanoscale Science and Technology به‌عنوان مقاله مهم و
قابل توجه انتخاب شده است.