نانو ساختار های کربنی ، اَفزاره ها و اَدوات نانو الکترونیک (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)



نکته: این تقسیم ‌بندی نانو مواد (نانو ساختار ها) یک تقسیم‌ بندی ظاهری و بی ‌ارزش نیست. این سه نوع نانو ساختار، هم از جهت سنتز و تولید، و هم از جهت خواص و کاربرد ها تفاوت‌ های اساسی با هم دارند. به طور کلی خواص الکتریکی، نوری، مغناطیسی، سطحی و غیره این سه ساختار با یکدیگر تفاوت ‌های اساسی دارند و بِالطبع کاربرد هایشان نیز متفاوت است.

پایه اصلی نانو تکنولوژی بر استفاده از مواد است. هر ماده ‌ای در فضا دارای سه بعد طول، عرض و ارتفاع است. اگر در ماده ‌ای حداقل یکی از این سه بعد در محدوده نانو متری باشد به آن یک ماده، یک نانو ساختار گویند.در مورد محدوده نانو متری تعریف پذیرفته شده ‌ای وجود ندارد اما یک تعریف مقبول ‌تر محدوده‌ ای بین یک تا صد نانو متر است.نانو پودر کربن Nano Carbon شکلی از نانو ذرات کربن است. با استفاده از لایه برداری فیزیکی دمای پایین از کربن طبیعی (ماده ای که در مداد استفاده می شود) در آب غیر یونیزه ، نانو پودر کربن nano carbon تولید می شود. این بدان معنی است که نانو کربن Nano carbon در معرض دمای کمتر از 650 درجه سانتی گراد قرار دارد. ماده نهایی در دمای اتاق پایدار است و هیچ نشانه ای از قابلیت اشتعال نشان نمی دهد.



در علم نانو و نانو الکترونیک  نانو کربن کاربرد های بسیاری دارد. کربن یکی از عناصر شگفت انگیز طبیعت است که به چهار صورت مختلف گرافیت، الماس، ذغال سنگ و دِگر شکل های کربنی در طبیعت یافت میشود. همه این چهار شکل، جامد هستند و در ساختار آنها اتمهای کربن به صورت کامل  و منظم در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. کربن از مهمترین عناصر موجود در طبیعت است و کاربرد های متعدد آن در زندگی بشر، به خوبی این نکته را تایید میکند. به عنوان مثال فولاد ـ که یکی از اصلی ترین آلیاژ های مهندسی است ـ از انحلال حدود دو درصد کربن در آهن به حاصل میشود ؛ با تغییر درصد کربن به میزان تنها چند صدم درصد میتوان انواع فولاد را به دست آورد. »شیمی آلی« نیز علمی است که به بررسی ترکیبات حاوی »کربن« و »هیدروژن« میپردازد و مهندسی پلیمر هم تنها براساس عنصر کربن پایه گذاری شده است. کربن، به چهار صورت مختلف در طبیعت یافت میشود که همه این چهار فرم جامد هستند و در ساختار آنها اتمهای کربن به صورت کامل منظم در کنار یکدیگر قرار گرفته اند.

مثالی از نانو ساختار های کربنی 

نانو ترانزیســتور های  مبتنی بر کربن ،نامزد های بسیار جدی برای جایگزینی ترانزیستورهای متداول سیلیکونی هستند. ترانزیســتور ها اصلی ترین قطعات الکترونیکی هســتند که به عنوان تقویت کننــده در مدارات آنالــوگ و یا ســوئیچ الکترونیکــی در مدارات دیجیتال به کاربرده میشوند. و پیشرفت آنها کلید اصلی نانو الکترونیک در زمینه تولید و انحصار (نانو چیپ ها) چه در زمینه پیشرفت صنایع  نظامی  و بیولوژیکی میباشد .ترانزیستور ها و فناوری ساخت مدارات مجتمع  بــه متداولترین بر پایــه آنها یعنی CMOSفناوری در صنعت میکرو و نانو الکترونیک تبدیل گشــته اند. این صنعت و فناوری ساخت مدارات مجتمع، این مزیت نانو الکترونیک در کاهش اندازه ترانزیستور ها و تعداد ترانزیستور هایی که در هر تراشــه به کار میرود، دو برابر میشود. کوچک شــدن ابعاد ترانزیســتور ها، افزایش سرعت و کاهش تلفات تــوان را در پی دارد.



نتیجه گیری :

این تقسیم ‌بندی نانو مواد (نانو ساختار ها) یک تقسیم‌ بندی ظاهری و بی ‌ارزش نیست. این سه نوع نانو ساختار، هم از جهت سنتز و تولید، و هم از جهت خواص و کاربرد ها تفاوت‌ های اساسی با هم دارند. به طور کلی خواص الکتریکی، نوری، مغناطیسی، سطحی و غیره این سه ساختار با یکدیگر تفاوت ‌های اساسی دارند و بِالطبع کاربرد هایشان نیز متفاوت است.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک