(نانو الکترونیک مولکولی)
نانو الکترونیک مولکولی و ذخیره سازی انرژی در نانو ساختارهای پشتیبان (حافظه های چند کاربردی SRAM)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : یکی از فناوریهایی، که در سالهای اخیر رشد چشمگیری داشته و میتواند در آینده نزدیک منشأ تحول در صنایع مختلف از جمله نانو الکترونیک شود، فناوری ساخت اَبرخازنها است. میتوان گفت اَبرخازن نوعی واسط بین خازنهای الکترولیت و باتری های قابل شارژ است.
ساختار و ساختمان ابر خازن ها بر پایه نانو الکترونیک 100 برابر بار بیشتری نسبت به انواع الکترولیت در حجم مساوی ذخیره کنند و با سرعت بسیار بیشتری نسبت به باتری شارژ و تخلیه شوند. البته هنوز این خازنها تا 10 برابر بار کمتری نسبت به بعضی انواع باتری در حجم مساوی ذخیره میکنند باتوجه به این ویژگیها، اَبرخازنها در مواردی، که نیاز به دفعات مکرر شارژ و تخلیه باشد، سرعت شارژ بالا موردنیاز باشد و یا نیاز به تخلیه ناگهانی بار باشد، مورد استفاده قرار میگیرند.(تاکنون مصرف عمده آنها در صنایع الکترونیک به عنوان پشتیبان برای حافظه های SRAM بوده است.)نانو الکترونیک طرحواره ای از یک اَبر خازن در نشان داده شده است. ایده اصلی برای رسیدن به ظرفیت بالای خازنی کاهش فاصله بارهای مثبت و منفی در خازن است. طراحی این خازنها به گونهای است که ضخامت لایه دیالکتریک در آنها از یک یا چند ملکول تجاوز نمیکند.
نانو لایه دیالکتریک حایل بین بارهای مثبت و منفی است که ضخامت بسیار ناچیزی دارد. و نانو ماده هم الکترولیتی است که حاوی یونهای مثبت و منفی است. با قراردادن پتانسیل بین الکترودهای خازن، یونهای منفی به سمت الکترود مثبت و یونهای مثبت به سمت الکترود منفی حرکت میکنند. نهایتاً دو خازن، که به صورت سری به هم وصل شده اند، به دست میآید.
نانوساختارهای پشتیبان (حافظه های چند کاربردی SRAM) عملکرد و ساختمان داخلی
نانوساختارهای پشتیبان (حافظه های چند کاربردی SRAM) ساخت تراشه های حافظه ای از جنس نانولوله های کربنی میباشد، اگر چه کشف نانو لوله های کربنی کوچک اما بسیار مقاوم، انعطاف پذیر و رسانا با ابعادی در حد رشته های DNA بوده است و استفاده از مولکولهای آلی ریز شبه کلروفیلی به جای خازن های ذخیره بار در تراشه های حافظه از نوع DRAM و SRAM ،جذب کند. نانو بلورها که کاربرد آن موجب افزایش طول عمر حافظه های فلش خواهد شد. و توسعه ی نوعی ماده مغناطیسی که براساس پروتئین فریتین (Ferritin) ساخته شده و در ساخت دیسک درایو و تراشه های حافظه به کار خواهد رفت.تولید و ساخت حافظه ها یکی از بزرگترین بخشهای صنعتی است اما با مشکلات فنی متعددی نیز مواجه است؛ مشکلاتی از قبیل نشت بار از خازن، ساختارهایی با پیچیدگی فزآینده و نیز حساسیت به خطاهای جزئی ناشی از پرتوهای کیهانی. وجود چنین مشکلاتی سبب میشود تا سازندگان تراشه نتوانند بیش از این ابعاد تراشه های خود را کاهش دهند. مسائل قابل توجه دیگری که در این زمینه وجود دارد، عبارتند از تراشه های SRAM مربوط به سلولهای بزرگ حافظه، مشکل قراردادن DRAM و حافظه فلش در کنار تراشه های منطقی و کندی زمان دسترسی به حافظه فلش و پایداری محدود آن است.
نتیجه گیری :
یکی از فناوریهایی، که در سالهای اخیر رشد چشمگیری داشته و میتواند در آینده نزدیک منشأ تحول در صنایع مختلف از جمله نانو الکترونیک شود، فناوری ساخت اَبرخازنها است. میتوان گفت اَبرخازن نوعی واسط بین خازنهای الکترولیت و باتری های قابل شارژ است.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک