در سال های اخیر، تقاضا برای وسایل الکترونیکی کوچکتر، کارآمدتر و سریعتر به طور چشمگیری افزایش یافته است. این امر به‌ویژه در زمینه‌هایی مانند لوازم الکترونیکی مصرفی، انرژی‌های تجدیدپذیر و فناوری پزشکی، که در آن پیشرفت‌ها به شدت بر کوچک‌سازی و بهبود عملکرد دستگاه متکی است، مشهود است.
در نتیجه، محققان دائماً به دنبال مواد و روش‌های جدیدی هستند که بتواند انتظارات رو به رشد صنعت را برآورده کند. یکی از این مواد، نانوسیم‌های فلزی (NWs)، به دلیل خواص منحصربه‌فردشان نوید قابل توجهی دارد، اما تولید آنها در مقیاس بزرگ چالش‌های قابل‌توجهی را به همراه داشته است. برای پرداختن به این موضوع، گروهی از دانشگاه ناگویا در ژاپن تکنیک ابتکاری را توسعه داده اند که می تواند انقلابی در تولید انبوه NW ها ایجاد کند و پتانسیل آنها را برای استفاده گسترده در نسل بعدی الکترونیک باز کند.
این گروه تحقیقاتی به رهبری یاسوهیرو کیمورا در دانشکده مهندسی دانشگاه ناگویا، روش جدیدی را برای رشد نانوسیم‌های فلزی پیشنهاد کرده‌اند که می‌تواند تولید انبوه آنها را هم امکان‌پذیر و هم مقرون‌به‌صرفه کند.
تا به حال، استفاده از نانوسیم‌های فلزی در کاربردهای تجاری به دلیل دشواری تولید آنها در مقادیر زیاد و در عین حال حفظ سطوح بالای کیفیت و خلوص مورد نیاز، محدود شده است. نانوسیم‌ها بسیار کوچک هستند و به تکنیک‌های ساخت دقیقی نیاز دارند که ماده را در سطح اتمی دستکاری می‌کنند.
این فرآیند به ویژه در مورد فلزات پیچیده است، زیرا اتم ها باید در حالت فاز گاز حمل شوند، کاری که به دلیل خواص فلزات چالش برانگیز است.
برای مقابله با این موضوع، محققان یک روش پیشگامانه را معرفی کردند که از انتشار اتمی در فاز جامد، به کمک تابش پرتو یونی استفاده می‌کند. این تکنیک امکان ایجاد نانوسیم های آلومینیومی از تک کریستال ها را به شیوه ای بسیار کنترل شده و مقیاس پذیرتر فراهم می کند.
انتشار اتمی به حرکت اتم ها یا مولکول ها از مناطق با غلظت بالا به مناطق با غلظت کمتر اشاره دارد که توسط تغییرات تنش تحت تأثیر گرما هدایت می شود. استفاده از پرتوهای یونی در طول این فرآیند، دانه‌های کریستال را روی سطح یک فیلم نازک آلومینیومی درشت می‌کند و توزیع تنش را تغییر می‌دهد. این تنظیم تنش، جریان اتم‌ها را هدایت می‌کند، که سپس بلوک‌های سازنده نانوسیم‌ها را تشکیل می‌دهند و به آنها اجازه می‌دهد در مکان‌های خاص و هدفمند رشد کنند.
این فرآیند به خودی خود نسبتاً ساده است و فقط شامل سه مرحله کلیدی است: قرار دادن یک لایه نازک از آلومینیوم بر روی یک بستر، تابش فیلم با پرتوهای یونی و اعمال گرما. هنگامی که گرما اعمال می شود، اتم های داخل فیلم از دانه های ریزتر در پایین به سمت دانه های درشت تر در بالا حرکت می کنند و باعث رشد سریع نانوسیم ها می شود.
به گفته کیمورا، این روش جدید چگالی نانوسیم های تولید شده را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. کیمورا گفت: "ما چگالی NW های آلومینیومی را از 2×105 NWs در هر سانتی متر مربع به 180×105 در هر سانتی متر مربع افزایش دادیم." این دستاورد راه را برای روش‌های رشد NW فلزی از پایین به بالا هموار می‌کند، که تاکنون فقط به صورت تصادفی و در مقادیر کم رشد کرده‌اند. همچنین می‌توان این روش را اصولاً به سایر فلزات نیز تعمیم داد.»
توانایی تولید چنین تراکم بالایی از نانوسیم ها، فرصت های زیادی را برای استفاده از آنها در زمینه های مختلف باز می کند. به عنوان مثال، نانوسیم‌های آلومینیومی دارای ویژگی‌های مطلوبی مانند مساحت سطح بزرگ، استحکام مکانیکی بالا به دلیل ساختار تک کریستالی و مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون هستند که آنها را به کاندیدای ایده‌آل برای استفاده در دستگاه‌های حسگر و اپتوالکترونیک تبدیل می‌کند.
ویژگی‌های منحصربه‌فرد آنها به آنها اجازه می‌دهد تا به عنوان اجزای حیاتی در دستگاه‌هایی که نیاز به عملکرد بالا در مقیاس بسیار کوچک دارند، عمل کنند. کیمورا نسبت به کاربردهای گسترده‌تر این فناوری ابراز خوش‌بینی کرد و خاطرنشان کرد: "ما متوجه رشد انبوه NWهای فلزی مانند جنگل‌ها شدیم که تنها با استفاده از سه فرآیند کلیدی: رسوب لایه نازک روی یک بستر، تابش پرتو یونی و گرمایش."
این پیشرفت می‌تواند پیامدهای مهمی برای صنایعی داشته باشد که به نانودستگاه‌های با کارایی بالا مانند حسگرهای گاز، نشانگرهای زیستی و قطعات الکترونیک نوری وابسته هستند. این دستگاه‌ها به موادی نیاز دارند که بتوانند تنش‌های کوچک‌سازی را با حفظ عملکرد بالا تحمل کنند و نانوسیم‌های فلزی برای پاسخگویی به این نیازها مناسب هستند.
با این حال، ناتوانی در تولید نانوسیم ها در مقادیر زیاد یک مانع بزرگ بوده است که استفاده عملی از آنها را محدود کرده است. کیمورا بر اهمیت غلبه بر این مانع تاکید کرد و گفت: «تکنیک ما نیاز فوری به ایجاد روش‌های تولید انبوه را برطرف می‌کند، به‌ویژه در تولید نانودستگاه‌های با کارایی بالا مانند حسگرهای گاز، نشانگرهای زیستی و اجزای نوری الکترونیکی».
توسعه موفقیت‌آمیز این روش نه تنها مشکل دیرینه تولید نانوسیم را حل می‌کند، بلکه رویکردی مقیاس‌پذیر و کارآمد را ارائه می‌دهد که می‌تواند برای فلزات دیگر نیز اعمال شود. محققان بر این باورند که این تکنیک می‌تواند منجر به نوآوری‌های بیشتر در صنعت الکترونیک، به‌ویژه در توسعه دستگاه‌هایی شود که برای بهبود عملکرد به فناوری نانو متکی هستند. از آنجایی که صنایع همچنان مرزهای آنچه را که مینیاتوری کردن و مواد پیشرفته ممکن است پیش می‌برند، توانایی تولید انبوه نانوسیم‌های با کیفیت بالا می‌تواند یک تغییر بازی باشد.
در پایان، تکنیک ابداع شده توسط تیم کیمورا راه حل امیدوارکننده ای را برای مشکل تولید نانوسیم فلزی ارائه می دهد که به طور بالقوه پتانسیل کامل آنها را برای استفاده در دستگاه های الکترونیکی نسل بعدی باز می کند. این پیشرفت با ساده‌سازی فرآیند تولید و افزایش چگالی نانوسیم‌های تولید شده، راه را برای کاربرد گسترده آنها در صنایع مختلف با فناوری پیشرفته هموار می‌کند. این تحقیقات نشان دهنده گامی رو به جلو در زمینه فناوری نانو است که فرصت های جدیدی را برای نوآوری و پیشرفت ارائه می دهد.
خرید پودر نانو آلومینا آلفا و پودر آلومینیوم: شرکت نانو مواد گستران پارس مفتخر است که انواع مواد را بصورت کاملا تخصصی و با کیفیت بالا و قیمت مناسب تولید کرده و به خریداران عزیز در سراسر کشور تحویل مینماید . جهت ثبت سفارش با شماره های 09358534280و02177372139 تماس بگیرید .
