پژوهشگران دانشگاه تهران با استفاده از ترکیب دو ماده طلا و نیکل بعنوان کاتالیست رشد، امکان رشد نانوساختارهای سوراخدار و توخالی را محقق ساختند.
تحقق امکان رشد نانوساختارهای سوراخدار و توخالی در دانشگاه تهران
پژوهشگران دانشگاه تهران با استفاده از ترکیب دو ماده طلا و نیکل بعنوان کاتالیست رشد، امکان رشد نانوساختارهای سوراخدار و توخالی را محقق ساختند. روش استفاده شده به‌وسیله‌ی این محققان قبلا برای تولید نانوسیم‌های سیلیکاتی مورد استفاده قرار گرفته بود اما امکان رشد این نانوساختار تاکنون انجام نپذیرفته است.
دکتر مهاجرزاده در مورد این تحقیقات گفت: «این مقاله بخشی از کار پایان نامه دوره کارشناسی ارشد دو تن از دانشجویان بنده بوده است و در واقع بخشی از یک کار بزرگتر در راستای ایجاد ترانزیستورهای عمودی اثر میدان با قابلیت گذردهی المان‌های کوچک مانند DNA و حساسیت به مقدار بار آن‌ها دارد. البته گذر ذرات کوچک مانند نانوذرات نیز می‌تواند در مقدار جریان آن‌ها نقش داشته باشد. به هر حال هدف ساخت نانولوله‌های سیلیکانی است.»
هدف اصلی این تحقیقات بر پایه ایجاد نانولوله‌های سیلیکانی بدون Template و نیز با استفاده از رشد به روش VLS (Vapor-Liquid-Solid) یا SLS (Solid-Liquid-Solid) بوده است. این در حالی است که این روش‌ها قبلا برای ایجاد نانو وایرهای سیلیکانی استفاده شده بودند اما امکان رشد نانوساختارهای سوراخدار و توخالی محقق نشده‌اند. با استفاده از ترکیب دو ماده طلا و نیکل بعنوان کاتالیست رشد؛ این عمل محقق شده است.
در این پروژه نانولوله‌های سیلیکانی به روش بسیار تکرار‌پذیر و نسبتا آسان ایجاد شده‌اند. لازم بذکر است که نانولوله‌های کربنی سال‌هاست که ایجاد می‌شوند ولی ایجاد نانولوله‌های سیلیکانی محقق نشده است. از طرف دیگر این ساختارها به‌دلیل خواص منحصر به‌فرد سیلیکان از آینده خوبی برخوردار هستند که از آن میان ساخت نسبتا آسان ترانزیستورهای اثر میدان به‌وسیله‌ی آن‌ها است. به علاوه این نانولوله‌ها قابلیت بازشدن (Unzip) به‌وسیله‌ی جریان الکترونی که در میکروسکوپ الکترونی استفاده می‌گردد را دارند. لذا ساخت نانونوار‌های سیلیکانی نیز آسان است. در مجموع این روش بر اساس استفاده هوشمندانه از دو کاتالیست طلا و نیکل است و هر کدام از این ترکیب می‌تواند نقش خود را در ایجاد لوله و یا انتقال اتم‌های سیلیکان بازی کند. هنوز هم موارد بسیار زیادی ناشناخته هستند که نیاز به زمان بیشتری دارد.
وی با اشاره به مراحل انجام این تحقیقات گفت: «بستر مورد استفاده Silicon با جهت بلوری (۱۰۰) است که بعد از تمیز کردن در مراحل مختلف و به‌وسیله‌ی محلول استاندارد RCA عملیات لایه نشانی انجام می‌گردد. لایه نشانی منظم لایه‌های طلا و نیکل به ضخامت‌هایی در مقیاس چند نانومتری به‌صورت دو لایه و یا چند لایه از مسائل کلیدی این پروژه بوده است که به‌وسیله‌ی سامانه بخار فیزیکی به کمک اشعه الکترونی محقق شده است. بعد از لایه نشانی لایه دو-فلزی نمونه در دستگاه LPCVD که همان لایه نشانی بخار شیمیایی در فشار پایین است قرار داده شده است که با انجام رشد در دمایی در حد ۴۰۰ الی ۵۰۰ درجه سانتگیراد امکان رشد نانولوله‌های سیلیکانی محقق می‌گردد. لازم بذکر است که در زمان رشد می‌توان از گاز هیدروژن و سیلان استفاده کرد.»
نتایج این تحقیقات به‌صورت مستقیم در الکترونیک و بیوالکترونیک کاربرد دارد. به گفته مهاجرزاده، در صورتیکه بتوان لوله‌هایی با قطر بسیار کم و نیز طول مناسب ایجاد کرد امکان ساخت ترانزیستورهای اثر میدان با گیت (کنترل کننده) شناور از درون محقق خواهد شد. در اینصورت با عبور هر گونه موجود بسیار کوچک و باردار مانند DNA جریان ترانزیستور تغییر کرده و قابل اندازه‌گیری خواهد بود. با توجه به ابعاد بسیار کوچک این قطعه می‌توان DNA را به‌صورت همراستا در آورد تا اطلاعات مربوط به Sequencing تکمیل گردد.
مهاجرزاده در پایان سخنان خود با اشاره به ادامه یافتن این تحقیقات و ابراز امیدواری از آینده نتایج آن افزود: «در صورت موفقیت کامل این پروژه می‌تواند پل ورود کشور به عرصه نانوالکترونیک باشد زیرا علاوه‌بر کاربرد در ادوات الکترونیکی- می‌تواند در زمینه بیوالکترونیک کاربرد داشته باشد. البته لازم بذکر است که بخشی از این تحقیقات در دست انجام است و در مراحل ثبت است و امکان ارائه دقیق مطالب وجود ندارد.»
نتایج این کار تحقیقاتی به دست مهندس محمد تقی نژاد و مهندس حسین تقی نژاد، دکتر محمد عبدالاحد و دکتر مهاجرزاده صورت گرفته است و به عنوان یکی از چند مقاله برتر در ستاد ویژه توسعه فناوری نانو نیز انتخاب شده است. قابل ذکر است که یکی از نتایج اخیر این پژوهش در قالب مقاله ISI در مجله Nano letters (جلد ۱۳، شماره ۳، سال۲۰۱۳، صفحات ۸۸۹-۸۹۷) منتشرشده است.
