نانو سیم : دروازه نانو الکترونیک!

بر خلاف نانو لوله‌های کربنی (=الیاف کربنی تو خالی در ابعاد نانومتر که ویژگی‌های الکتریکی و مکانیکی شگفت انگیزی از خود به نمایش گذاشته اند.)، این نانو سیمها ارزان اند و به راحتی میشود با آنها کار کرد و مزایای فلزات و پلاستیکها که هم اکنون در هدایت الکتریسیته نقش زیادی دارند، را با هم دارند. در واقع ویژگی‌های الکتریکی آنها بسیار شبیه فلزات است، به علاوه مانند پلاستیکها نیز سبک و انعطاف پذیرند. قدم بعدی ارائه راهکاری برای تلفیق این مواد در تولید صنعتی دستگاه‌های الکترونیکی مثل نمایشگرهای منعطف و یا سلولهای خورشیدی است.

ماجرا از کجا شروع شد؟

در سال ۲۰۱۰ این محققان توانستند برای اولین بار نانو سیمها را تولید کنند. برای دستیابی به این خاصیت، آنها مولکولهای خاصی (Triarylamines) که سالهای زیادی است که در فناوری تکثیر (Photo Copy) شرکت Xerox استفاده میشود را از لحاظ ساختار شیمیایی دست کاری کردند. در کمال تعجب مشاهده کردند که هنگامیکه در حالت محلول، نور به آنها میتابد، خود به خود به شکل الیاف سیم مانندی در می‌آیند! این سیمها که فقط چند نانو متر طول دارند، در واقع همان ساختارهای شناخته شده ی “ابر مولکول” هستند که از به هم چسبیدن هزاران مولکول حاصل میشوند.

بعد از این موفقیت، آنها کار خود را بر مطالعه خواص هدایت الکتریکی نانو سیمهای تازه کشف شده معطوف کردند. این دفعه مولکولها را در مجاورت یک ریز مدار (Micro Circuit) که از طلا ساخته شده بود و فاصله بین دو الکترود آن ۱۰۰ نانومتر بود، قرار دادند. با برقراری میدان الکتریکی بین این دو الکترود، مشاهده کردند که مولکولها باز هم به شکل الیاف نانو در آمدند. همچنین دریافتند که این نانو سیمها قادر به عبور جریانهایی هستند که هم اکنون از سیمهای مسی معمولی عبور داده میشوند! (جریانی به چگالی حدود ۲×۱۰^۶ A.cm^-2) به علاوه این الیاف مقاومت بسیار پایینی به هنگام اتصال به فلزات دارند که از بهترین بسپار (Polymer)‌های آلی شناخته شده ۱۰۰۰۰ برابر پایینتراست! (به این معنا که انرژی کمتری برای عبور جریان از این الیاف به فلزات رسانای دیگر مورد نیاز است).

محققان امیدوارند الیاف تازه کشف شده خود را به تولید انبوه برسانند و به طور صنعتی در انواع قطعات الکترونیکی مثل ترانزیستورها به کار ببرند. در این صورت باید منتظر ورود دستگاه‌های روزمره الکترونیکی در ابعاد بسیار کوچک باشیم!