محققان روشی برای چیدمان دقیق ذرات در مقیاس نانو بر روی سطحی مانند تراشه سیلیکونی ارائه کردند، به طوری که این نانومواد به سطح آسیب نمی‌رسانند.
روشی برای چیدن نانوذرات روی سطحی مانند تراشه
محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) روشی برای کنترل دقیق آرایش و قرار دادن نانوذرات بر روی یک ماده مانند سیلیکون مورد استفاده برای تراشه‌های کامپیوتری، توسعه داده‌اند که به سطح مواد آسیبی نمی‌رساند و آلوده ایجاد نمی‌کند.
این روش که شیمی و فرآیندهای مونتاژ هدایت شده را با روش‌های ساخت مرسوم ترکیب می‌کند، برای ساخت دستگاه‌هایی مانند حسگرها، لیزرها و ال‌ای‌دی‌ها قابل استفاده بوده و می‌تواند عملکرد آن‌ها را افزایش دهد.
ترانزیستورها و سایر دستگاه‌های نانومقیاس معمولاً از بالا به پایین ساخته می‌شوند، مواد برای رسیدن به آرایش مطلوب نانوساختارها حک می‌شوند. اما ایجاد کوچکترین نانوساختارها که می‌توانند بالاترین کارکرد و عملکردهای جدید را امکان‌پذیر کند، به تجهیزات گران‌قیمت نیاز دارد و انجام آن در مقیاس و با وضوح مطلوب دشوار است.
یک راه دقیق‌تر برای مونتاژ دستگاه‌های نانومقیاس از پایین به بالا است. مهندسان از علم شیمی برای رشد نانوذرات در محلول، ریختن محلول بر روی یک الگو، مرتب کردن نانوذرات و سپس انتقال آن‌ها به سطح مورد نظر استفاده کرده‌اند. با این حال، این روش چالش‌هایی با خود خواهد داشت. اول این که، هزاران نانوذره باید به طور موثر بر روی الگو چیده شوند و انتقال آن‌ها به یک سطح معمولاً به چسب شیمیایی، فشار زیاد یا دمای بالا نیاز دارد که می‌تواند به سطوح و دستگاه آسیب برساند.
محققان MIT رویکرد جدیدی را برای غلبه بر این محدودیت‌ها ارائه کردند. آن‌ها از نیروهای قدرتمندی که در مقیاس نانو وجود دارد استفاده کردند تا ذرات را به طور کارآمد در یک الگوی دلخواه مرتب کنند و سپس آن‌ها را به سطحی بدون هیچ گونه مواد شیمیایی یا فشار بالا و در دماهای پایین‌تر منتقل کنند. از آنجایی که مواد سطحی بکر باقی می‌مانند، این ساختارهای نانومقیاس را می‌توان در اجزای دستگاه‌های الکترونیکی و نوری گنجاند، جایی که حتی نقص‌های جزئی نیز می‌تواند عملکرد را مختل کند.
فرناز نیروئی از محققان این پروژه می‌گوید: «این رویکرد به شما امکان می‌دهد تا از طریق مهندسی نیروها، نانوذرات را علی‌رغم اندازه بسیار کوچک‌شان، در آرایش‌های قطعی با وضوح تک ذره و بر روی سطوح مختلف قرار دهید تا کتابخانه‌هایی از بلوک‌های ساختمانی در مقیاس نانو ایجاد کنید که می‌توانند خواص بسیار منحصر به فردی داشته باشند. با ادغام این بلوک‌های ساختمانی با نانوساختارها و مواد دیگر، می‌توانیم به دستگاه‌هایی با عملکردهای منحصربه‌فرد دست یابیم که اگر بخواهیم به تنهایی از راهبردهای ساخت مرسوم از بالا به پایین استفاده کنیم، ساختن آن‌ها به آسانی امکان‌پذیر نخواهد بود.»
نتایج این تحقیق در Science Advances منتشر شده است.
