نانو سنسور ها خواص الکترونیکی نانو لوله های کربنی(CNT و CNTs) بر پایه دکترای نانو میکرو الکترونیک (دکترای آموزشی _ پژوهشی)

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)


نکته: خواص الکترونیکی نانو لوله های کربنی به شــدت به محیط شــیمیایی اطراف نانو لوله ها حساسیت دارند. این حساسیت، ابزاری مناسب برای به کارگیری نانو لوله ها در بخش حسگری است.

نانو سنسور‌ها با استفاده از نانو لوله های کربنی تک جداره نیمه هادی  با استفاده از هدایت الکترونیکی که  از روش رشــد با CVD روی زیر لایــه و اتصال یک ســیم به نانو لوله ها و ایجاد ســاختار فلز / نانولوله / فلز میتوان نانو ترانزیستوری ساخت که میتواند در اثر اعمال ولتاژهای مختلف، تغییــر هدایت دهد. هدایت الکتریکی ایــن نانو لوله ها در ساختار نانو سنسور ها و نانو حسگر های الکترونیکی   نانو لوله کربنی تک جداره مورد اســتفاده قرار میگیرد.  یک نیمه هادی تقویت شــده بــا حفره  که در اثر اعمال ولتــاژ دروازه مثبت به این سیســتم نانو حسگر ، هدایت الکتریکی سه برابر کاهش می‌یابد. در حضور هدایت الکترونیکی نانو سنسور ها nano sensor باند ظرفیت نانو لوله از سطح فرمی فاصله میگیرد، کــه این امر منجر به کاهــش تعداد حفره و در نتیجــه سبب کاهش هدایت الکترونیکی میشود. انرژی فرمی نانو لوله های CNT و CNTs به باند ظرفیت میشــود. با این کار غلظت حفره ها در نانو لولــه افزایش یافته و در نتیجه هدایــت الکتریکی در نانو سنسور ها  بهبود می‌یابد.


نانو لوله های کربنی ساختاری شــبیه فولرین دارند که انتهای آنها میتواند بســته باشــد. نام این نانوســاختارها از روی شــکل فیزیکی آنها گرفته شده اســت که در آن ورقه ای لوله ای شــده گرافنی با زاویه های لوله ای شــدن مختلف منجر بــه لوله هایی با تقارن مختلف میشــوند. زاویه لوله ای شدن و شــعاع لوله، تعیین کننده بروز خواص فلزی یا نیمه هادی در این نانوساختارها است. نانو لوله ها را به دو دســته نانو لوله های کربنی تک جداره (SWCNTs )و نانو لوله هــای کربنی چند جداره (MWCNTs )تقســیم بندی میکننــد. در نانو لوله های چند جداره، چند ورق گرافنی لوله شــده اند. نانو لوله های کربنی به صورت طبیعی بــه دلیل اثر جاذبه واندروالســی بــه یکدیگر میچســبند.

نتیجه گیری: 

نانو سنسورهای nano sensor مبتنی بر نانو لوله هایSWNT کربنی تکجــداره کمتر از ادوات حاوی نانو لوله های منفرد اســت. این در نمونه های SWNT توده ای، اثرات برهمکنش مولکولی کمتر از نانو لوله های فلزی و نیمه هادی است. همچنیــن لوله های داخلی در رشــته های SWNT قادر به برهمکنش با گازها نیســتند؛ دلیل این امر آن است که مولکولها نمیتوانند در میان رشته های SWNT نفوذ کنند.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)