نانو سیم ها در ساخت نانو تراشه های کامپیوتری که برای ایجاد سرعت محاسباتی به جای جریان الکتریسیته از نور استفاده میکنند(دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته: نانو سیم ها در ساخت نانو تراشه های کامپیوتری که برای ایجاد سرعت محاسباتی بالا به جای جریان الکتریسیته از نور استفاده میکنند.کاربرد دارد.
ساخت تراشه های نانو کامپیوتری که برای ایجاد سرعت محاسباتی بالا بهجای جریان الکتریسیته از نور استفاده میکنند، در موارد نظامی،_ بیولوژیک تشخیص انواع سرطان و سایر بیماریهای پیچیده فقط با گرفتن یک قطره خون، بهبود و اصلاح کارتهایهوشمند و ؛ پهباد ها و پرنده های نظامی نانو بکار گرفت.یکی دیگر از نانو ساختارهایی که امروزه مطالعات وتحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است نانوسیمها است . عموماً سیم به ساختاری گفته میشود که در یک جهت (جهت طولی) گسترش داده شده باشد و در دو جهت دیگر بسیار محدود شده باشد. یک خصوصیت اساسی از این ساختارها که دارای دو خروجی میباشند رسانایی الکتریکی میباشد. با اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو انتهای این ساختارها و در امتداد طولی شان انتقال بار الکتریکی اتفاق میافتد .ساخت سیمهایی در ابعاد نانومتری هم از جهت تکنولوژیکی و هم از جهت علمی بسیار مورد علاقه میباشد، زیرا در ابعاد نانومتری خواص غیر معمولی از خود بروز میدهند .نسبت طول به قطر نانوسیمها بسیار بالا میباشد
مثالهایی از کاربرد نانوسیمها عبارتند از :
ـ وسایل مغناطیسی،
ـ سنسورهای شیمیایی و بیولوژیکی،
ـ نشانگرهای بیولوژیکی و اتصالات داخلی در نانوالکترونیک مانند اتصال دو قطعه ابر رسانای آلومینیومی که توسط نانوسیم نقره صورت میگیرد .
انواع نانوسیمها :
نانوسیم های فلزی: این نانوساختارها به دلیل خواص ویژهای که دارند نویدبخش کارایی زیادی در قطعات الکترونیکی اند. نانوسیمهای فلزی بخاطر خصوصیات منحصر به فردشان که منجر به کاربرد گوناگون آنها میشود، یکی از جذابترین مواد میباشند . نانوسیمها میتوانند در رایانه و سایر دستگاههای محاسبهگر کاربرد داشته باشند. برای دستیابی به قطعات الکترونیکی نانومقیاس پیچیده، به سیمهای نانومقیاس نیاز داریم. علاوه بر این، خود نانوسیمها هم میتوانند مبنای اجزای الکترونیکی همچون حافظه باشند.
استفاده از نانو سیم ها در پردازنده های نانو بیولوژیک
نانوسیمهای آلی: این نوع از نانوسیمها، همانطور که از نامشان پیداست، از ترکیبات آلی به دست میآیند .علاوه بر مواد فلزی و نیمه رسانا، ساخت نانوسیمها از مواد آلی هم امکانپذیر است. به تازگی، ماده ای بنام «الیگوفنیلین وینیلین» برایاین منظور در نظر گرفته شده است .ویژگی این سیمها (نظیر رسانایی و مقاومت و هدایت گرمایی) به ساختار مونومر و طرز آرایش آن بستگی دارد .
نانوسیمهای هادی و نیمه هادی در تکثیر نانو چیپ ها : ساختار شیمیایی این ترکیبات باعث بوجود آمدن خواص جالب توجهی میشود . آینده نانوتکنولوژی به توانایی محققین در دستیابی به فنون ساماندهی اجزای مولکولی و دستیابی به ساختارهای نانومتری بستگی دارد. با تقلید از طبیعت به ساماندهی پروتئینهای حاصل از خمیر مایه برای تولید نانوسیمهای هادی دست یابند. ساماندهی اجزای زنده در طبیعت، بهترین و قدیمیترین نمونه ساخت «پائین به بالا» است و لذا میتوان از آن برای فهم و نیز یافتن روشهائی برای ساخت ادوات الکترونیکی و میکرومتری استفاده کرد. تا کنون از فنون ساخت «بالا به پائین» استفاده میشد که این فنوندر مقیاس نانومتری اغلب پر زحمت و هزینهبر است و تجاریسازی نانوتکنولوژی به روشهای آسان و مقرون به صرفه نیاز دارد که بهترین الگوی آن هم طبیعت پیرامون ماست ؛ فقط کافی است کمی چشمانمان را باز کنیم و با دقت بیشتری اطرافمان را بنگریم . نانوسیمهای سیلیکونی: این نوع از نانوسیمها سمی نیست و به سلولها آسیبی نمیرسانند .این نوع از نانوسیمها بیشترین کاربرد خود را در عرصه پزشکی مانند تشخیص نشانههای سرطان، رشد سلولهای بنیادی و ... نشان داده است که در ادامه به آن میپردازیم .
کاربرد نانوسیم در تشخیص بیماریها و ساختار (nano _ bio chip) : از نانوسیم هایی که از مواد مورداستفاده در تراشه رایانه های امروزی مثل سیلیکون و نیترید گالیون ساخته شده است میتوان برای تشخیص بیماریها استفاده کرد . شاید بپرسید ابزار رایانه ها چه ارتباطی به تشخیص بیماری و بدن انسان دارد ، بدن انسان نیز همانند یک رایانه باید حسگرهایی داشته باشد که بتواند در صورت بروز مشکل و خطا و یا وجود مواد سمی به ابزارهای هشداردهنده خارجی اخطار دهد و درصدد رفع آن برآید همانند یک رایانه که اگر مسیری اشتباه را در آن اجرا کنید و یا ویروسی در آن پیدا شود پیغام (ERROR) میدهد . نانوسیمهای انعطاف پذیر و طویلی را تولید کنند که طولهای متغیر این نانوسیمها بین ۱ تاnm ۱۰۰ و یا حتی درمیلیمتر میباشد و از لحاظ مقایسه حدود هزار مرتبه باریکتر از موی انسان است. بلندی ، انعطاف پذیری و استحکام این نانوسیمها خصوصیات ویژهای را به آن می بخشد . به عنوان مثال نازک بودن وطویل بودن باعث افزایش سطح آن میشود . لذا از این ساختارها میتوان در طراحی حسگرهای بسیار سریع و حساس استفاده کرد. این نانوسیم ها توانایی تولید اشعه ماورای بنفش نامرئی را دارد ، نور از یک انتها وارد نانوسیم شده و از انتهای دیگر شروع به تابیدن میکند. نانوسیمها بدون هیچ اتلافی این نور را به طور موثری عبور میدهد. و در مسیر خود اگر به یک عامل بیماریزا یا ماده سمی برخورد کند نانوسیم شروع به تابیدن میکند و سیستم هشدار دهنده بسیار سریعی را ایجاد میکند و این میتواند بیماری را زودتر وسریعتر از هر آزمایشی تشخیص دهد.
استفاده از نانوسیمها در ساخت نانو ربات ها در رگهای خونی برای تحریک اعصاب مغزی: همیشه انتقال فرستندههای کوچک به درون رگها و هدایت آنها بطرف محلهای مورد نظر نانوسیمهایی از جنس پلاتین که ضخامت آن ۱۰۰ برابر نازکتر و ظریفتر از موی انسان است را ابداع کنند. آنها این نانوسیمها را به داخل رگهای خونی میفرستند و توسط دوربین کوچکی آنها را بطرف اعصاب مغزی هدایت میکنند. این روش برایکمک به یافتن علل مختلف و پیدایش بیماریهای عصبی از جمله پارکینسون بسیار مفید است .در گذشته برای یافتن علل مختلف پیدایش بیماریهای قلبی و عصبی، بدن را در هر نقطه میشکافتند تا علت بیماری را بیابند، اما امروزه با گسترش فنآوری نانو تکنولوژی هر وسیلهای را میتوان بصورت ظریف، نازک و حساس، اختراع و ابداع کرد و حتی آن را به درون ظریفترین رگ نیز فرستاد .
نتیجه گیری :
نانو سیم ها در ساخت نانو تراشه های کامپیوتری که برای ایجاد سرعت محاسباتی بالا به جای جریان الکتریسیته از نور استفاده میکنند.کاربرد دارد.