سيم هاي نانومقياس

[pesare baba 2250]

 

نانوسيم چيست؟

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

شايد هنوز ساخت تراشه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��هاي كامپيوتري كه براي ايجاد سرعت محاسباتي بالا به جاي جريان الكتريسيته از نور استفاده مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌كن ند، تشخيص انواع سرطان و ساير بيماريهاي پيچيده فقط با گرفتن يك قطره خون، بهبود و اصلاح كارت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ هاي هوشمند و نمايشگرهاي LCD ؛ تنها يك رويا برايمان باشد و اين مسائل را غير واقعي جلوه دهد اما محققين آينده قادر خواهند بود تمام اين روياها را به حقيقت تبديل كنند و دنيايي جديد از ارتباطات و تكنولوژي را بواسطه

معجزه نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها

به ارمغان آورند.

تا كنون با نانوساختارهاي مختلفي از جمله نانولوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��‌‌هاي كربني، نانوذرات و نانوكامپوزيت آشنا شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ا يد؛ يكي ديگر از نانوساختارهايي كه امروزه مطالعات و تحقيقات بسياري را به خود اختصاص داده است نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها است.

عموماً سيم به ساختاري گفته مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شو د كه در يك جهت (جهت طولي) گسترش داده شده باشد و در دو جهت ديگر بسيار محدود شده باشد. يك خصوصيت اساسي از اين ساختارها كه داراي دو خروجي مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌با شند رسانايي الكتريكي مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌با شد. با اعمال اختلاف پتانسيل الكتريكي در دو انتهاي اين ساختارها و در امتداد طولي شان انتقال بار الكتريكي اتفاق مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اف تد.

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

ساخت سيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه ايي در ابعاد نانومتري هم از جهت تكنولوژيكي و هم از جهت علمي بسيار مورد علاقه مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌با شد، زيرا در ابعاد نانومتري خواص غير معمولي از خود بروز مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ده ند. نسبت طول به قطر نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها بسيار بالا مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌با شد. ( L>>D )

مثال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ هايي از كاربرد نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها عبارتند از: وسايل مغناطيسي، سنسورهاي شيميايي و بيولوژيكي، نشانگرهاي بيولوژيكي و اتصالات داخلي در نانوالكترونيك مانند اتصال دو قطعه ابر رساناي آلومينيومي كه توسط نانوسيم نقره صورت مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گي رد.

 

 

 

 

انواع نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها:

1. نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هاي فلزي:

اين نانوساختارها به دليل خواص ويژ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اي كه دارند نويدبخش كارايي زيادي در قطعات الكترونيكي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌‌‌اند.

 

توسعه الكترونيك و قدرت يافتن در اين زمينه بستگي به پيشرفت مداوم در كوچك كردن اجزاء الكترونيكي است. با اين حال قوانين مكانيك كوانتومي، محدوديت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ تكنيك‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��هاي ساخت و افزايش هزينه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��هاي توليد ما را در كوچكتر كردن تكنولوژي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��‌‌هاي مرسوم و متداول محدود خواهد كرد. تحقيق فراوان در مورد تكنولوژي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��‌‌هاي جايگزين علاقه فراواني را متمركز مواد در مقياس نانو در سال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه اي اخير كرده است. نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هاي فلزي بخاطر خصوصيات منحصر به فردشان كه منجر به كاربرد گوناگون آنها مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شو د، يكي از جذاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ترين مواد مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌با شند.

نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها ميتوانند در رايانه و ساير دستگاههاي محاسبه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌گر كاربرد داشته باشند. براي دستيابي به قطعات الكترونيكي نانومقياس پيچيده، به سيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه اي نانومقياس نياز داريم. علاوه بر اين، خود نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها هم مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌تو انند مبناي اجزاي الكترونيكي همچون حافظه باشند.

 

2. نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هاي آلي:

اين نوع از نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها، همانطور كه از نامشان پيداست، از تركيبات آلي به‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دس ت مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آيند.

علاوه بر مواد فلزي و نيمه رسانا، ساخت نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها از مواد آلي هم امكان‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��پذير است. به تازگي، ماده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ اي بنام «اليگوفنيلين وينيلين» براي اين منظور در نظر گرفته شده است.

ويژگي اين سيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه ا (نظير رسانايي و مقاومت و هدايت گرمايي) به ساختار مونومر و طرز آرايش آن بستگي دارد.

3. نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هاي هادي و نيمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ هادي:

ساختار شيميايي اين تركيبات باعث بوجود آمدن خواص جالب توجهي ميشود.

آينده نانوتكنولوژي به توانايي محققين در دستيابي به فنون ساماندهي اجزاي مولكولي و دستيابي به ساختارهاي نانومتري بستگي دارد. محققين اكنون توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌اند با تقليد از طبيعت به ساماندهي پروتئين‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هاي حاصل از خمير مايه براي توليد نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هاي هادي دست يابند. ساماندهي اجزاي زنده در طبيعت، بهترين و قديمي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��ترين نمونه ساخت «پائين به بالا» است و لذا مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌تو ان از آن براي فهم و نيز يافتن روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه ائي براي ساخت ادوات الكترونيكي و ميكرومتري استفاده كرد. تا كنون از فنون ساخت «بالا به پائين» استفاده مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد كه اين فنون در مقياس نانومتري اغلب پر زحمت و هزينه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��بر است و تجاري‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��سازي نانوتكنولوژي به روشهاي آسان و مقرون به صرفه نياز دارد كه بهترين الگوي آن هم طبيعت پيرامون ماست؛ فقط كافي است كمي چشمانمان را باز كنيم و با دقت بيشتري اطرافمان را بنگريم.

 

4. نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هاي سيليكوني:

اين نوع از نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها سمي نيست و به سلولها آسيبي نمي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ر سانند.

اين نوع از نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها بيشترين كاربرد خود را در عرصه پزشكي مانند تشخيص نشانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��هاي سرطان، رشد سلول‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ هاي بنيادي و ... نشان داده است كه در ادامه به آن مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پر دازيم.

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

نمونه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��اي از نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هاي سيليكوني

 

روشهاي ساخت نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها:

1. تكنيك‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��هاي ليتوگرافي

• ليتوگرافي نوري: در اين روش از تغييرات شيميايي در يك ماده سخت شونده در اثر نور استفاده ميشود. از يك سري ماسك‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي نوري براي تعريف مناطق فعال شونده در اثر نور استفاده ميشود. يكي از محدوديت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هاي اين تكنيك محدوده پراش موج نوري است. طول موج نوري كه در حاضر در صنايع استفاده ميشود در حدود nm 248ميباشد ولي با طراحي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��هاي دقيق مالك و به كارگيري بسيار دقيق پليمرهاي سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ش ونده ميتوان به ابعاد كمتر nm 100 هم رسيد.

• ليتوگرافي با اشعه الكتروني: در اين روش عمدتا از يك پليمر سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ش ونده و قرار دادن آن بر يك پايه استفاده ميشود. آنگاه يك اشعه الكتروني با انرژي بالا بر روي سطح تابيده ميشود با تابش اشعه الكتروني طرح مورد نظر شكل داده ميشود. پس از يونيزه شدن ماده و حل شدن پليمر توسط حلال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ هاي شيميايي طرح مورد نظر براي ساخت نانو سيم حاصل ميشود.

• ليتوگرافي با پراب روش: ليتوگرافي با استفاده از پراب روشيپ براي ساخت نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هاي زير nm100 بكار ميروند. پراب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ هاي الكتروني مانند ميكروسكوپ نيروي اتمي(AFM) و يا ميكروسكوپ روش تونلي (STM) از انتخاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌هاي اين روش براي ساخت نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها ميباشد.

از مزاياي روشهاي ليتوگرافي انعطاف اين روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه ا در الگوسازي براي نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها ميباشد. بعبارت ديگر با اين روشها ميتوان به نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها هر شكل قابل ترسيم را داد.

 

2. رسوب الكتروشيميايي در حفرات: روشهاي الكتروشيميايي بطور گسترده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌اي براي ساخت نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها استفاده ميشود. يك الگوي مناسب بايد حفراتي يكنواخت و بلند داشته باشد، قطر حفرات در اين نوع الگو از چند نانومتر تا nm 20 ميتواند داشته باشد.

 

فناوري نانو ، نويد كنترل خواص جديدي از مواد را مي دهد كه زائيده ابعاد نانو مقياس ذرات است ، همين خواص باعث شد شركتهاي خصوصي ، دولتها و سرمايه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌گذاريهاي خطرپذير جهان در سال 2005 حدود 15ميليارد دلار در اين فناوري سرمايه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌گذاري كنند، همچنين براساس پيش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ب يني‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه اي صورت گرفته بازار كالاهاي توليدي مبتني بر اين فناوري در سال 2015 به رقم 6.2 ميليارد دلار ميرسد. توليد اين محصولات نيازمند نانومواد ،اندازه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌گيري و فناوريهاي ساخت است. صنعت الكترونيك در تجاري سازي فناوري نانو پيشگام است. نانوالكترونيك شامل نيمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ هادي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ هاي كمتر از nm 90 ،اشكال جديدي از حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��هاي داراي نيمه هادي ، حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��هاي اطلاعاتي نانوالكترومكانيكي، نمايشگرهاي آلي ، نمايشگرهاي نشر ميداني،نانو لوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ هاي كربني، حسگرهاي مختلف و پاره‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ اي از ادواتي كه اكنون در حال ساخت براي به كارگيري در ابزارآلات الكترونيكي ميشود. طبق برآورد بازار تجهيزات نانوالكترونيك در سال 2005 نزديك 60 ميليارد دلار بوده و به نظر مي رسد تا سال 2010 به 250ميليارد دلار برسد. بازار نانومواد ونانوابزار مورد استفاده در توليد اين تجهيزات 108ميليارد دلار بوده كه از اين رقم 10درصد آن مربوط به نانومواد ،ابزارها، تجهيزاتي مانند ليتوگرافي ماورابنفش دور، ليتوگرافي چاپ نانو ،كاتاليستها و نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها است.

 

 

كاربردهاي نانوسيم:

كاربرد نانوسيم در تشخيص بيماريها: از نانوسيم هايي كه از مواد مورداستفاده در تراشه رايانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌هاي امروزي مثل سيليكون و نيتريد گاليون ساخته شده است ميتوان براي تشخيص بيماريها استفاده كرد . شايد بپرسيد ابزار رايانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌ها چه ارتباطي به تشخيص بيماري و بدن انسان دارد ، بدن انسان نيز همانند يك رايانه بايد حسگرهايي داشته باشد كه بتواند در صورت بروز مشكل و خطا و يا وجود مواد سمي به ابزارهاي هشداردهنده خارجي اخطار دهد و درصدد رفع آن برآيد همانند يك رايانه كه اگر مسيري اشتباه را در آن اجرا كنيد و يا ويروسي در آن پيدا شود پيغام (ERROR) ميدهد اما اين كار چگونه امكان پذير است؟!

دانشمندان موفق شدند نانوسيمهاي انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌پذير و طويلي را توليد كنند كه طولهاي متغير اين نانوسيمها بين 1 تا nm100 و يا حتي در ميليمتر ميباشد و از لحاظ مقايسه حدود هزار مرتبه باريكتر از موي انسان است. بلندي ، انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌پذيري و استحكام اين نانوسيمها خصوصيات ويژه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ اي را به آن مي بخشد . به عنوان مثال نازك بودن وطويل بودن باعث افزايش سطح آن ميشود . لذا از اين ساختارها مي توان در طراحي حسگرهاي بسيار سريع و حساس استفاده كرد. اين نانوسيم ها توانايي توليد اشعه ماوراي بنفش نامرئي را دارد ، نور از يك انتها وارد نانوسيم شده و از انتهاي ديگر شروع به تابيدن ميكند. نانوسيمها بدون هيچ اتلافي اين نور را به طور موثري عبور ميدهد. و در مسير خود اگر به يك عامل بيماري‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌زا يا ماده سمي برخورد كند نانوسيم شروع به تابيدن ميكند و سيستم هشدار دهنده بسيار سريعي را ايجاد ميكند و اين ميتواند بيماري را زودتر وسريعتر از هر آزمايشي تشخيص دهد.

استفاده از نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها در رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها ي خوني براي تحريك اعصاب مغزي: هميشه انتقال فرستنده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هاي كوچك به درون رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و هدايت آنها بطرف محل‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه اي موردنظر را در فيلم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ هاي تخيلي ديده بوديم اما هيچ باور نمي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ك رديم كه روزي اين را در واقعيت ببينيم.!

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

محققين توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌اند نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌هايي از جنس پلاتين كه ضخامت آن 100 برابر نازكتر و ظريفتر از موي انسان است را ابداع كنند. آنها اين نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها را به داخل رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها ي خوني مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌فر ستند و توسط دوربين كوچكي آنها را بطرف اعصاب مغزي هدايت مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌كن ند. اين روش براي كمك به يافتن علل مختلف و پيدايش بيماري‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌هاي عصبي از جمله پاركينسون بسيار مفيد است. در گذشته براي يافتن علل مختلف پيدايش بيماريهاي قلبي و عصبي، بدن را در هر نقطه مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شك افتند تا علت بيماري را بيابند، اما امروزه با گسترش فن‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آو ري نانوتكنولوژي هر وسيله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��اي را مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌تو ان بصورت ظريف، نازك و حساس، اختراع و ابداع كرد و حتي آن را به درون ظريف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ترين رگ نيز فرستاد.

تنها مشكلي كه محققان را كمي دچار سردرگمي كرده است تعدد رگهاي خوني و سيستم گردش خون و عصب هاي فراوان در محدوده مغز است كه فرستادن اين نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌ها را كمي دشوار كرده است اما محققين درصدد يافتن راهي براي حل آن وساختن نانوسيمهاي دقيق‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ تر هستند.

استفاده از نانوسيمهاي سيليكوني براي هدفمند كردن رشد سلولهاي بنيادين : توليد و رشد بافتها و سلولهاي مورد نياز براي بيماران نيازمند اهدافي است كه دانشمندان در عرصه پزشكي همواره به دنبال آن هستند، از جمله ابزاري كه ميتواند اين هدف را تحقق بخشد نانوسيم هاي سيليكوني است. نانوسيم ها همچون تختي از ميخها هستند كه به صف شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ا ند و قابليت تغيير شكل و رشد را دارند ، براي اين منظور از طيفي وسيعي از تحريكات مكانيكي و شيميايي بعنوان فاكتور رشد استفاده مي كنند اما به تازگي توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌اند از محركهاي الكتريسيته نيز استفاده كنند و اميدوارند كه استفاده از پالسهاي الكتريكي در سلولها با استفاده از آرايه رساناي نانوسيمها در آينده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��اي نزديك بعنوان شيوه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ اي ارزشمند براي تحت تاثير قرار دادن سلولهاي بنيادين بكار روند.