ساخت نانوسیم‌های

بی‌نقص

توانایی ساخت نانوسیم‌های راست، مشابه و موازی که از نظر اتمی نیز صاف باشند، منجر به پیشرفت‌های تازه‌ای در نانوالکترونیک خواهد شد

دانشمندان ایتالیایی موفق به ساخت نانوسیم‌هایی سیلیکونی شده‌اند که حداقل از نظر اتمی، بی‌عیب و نقص، و تا حد لایه‌ی تک‌اتمی و بدون هیچ‌گونه برآمدگی، خمیدگی یا نقص‌های دیگر هستند. آن‌ها کاملاً بلورینه هستند، حتی بیش‌تر از سیلیکون توده‌ای. این نانوسیم‌ها در یک آرایه به‌صورت کاملاً موازی با یکدیگر قرار دارند و هر کدام از آن‌ها یک رسانای فلزی فوق‌العاده‌ به شمار می‌رود.

به‌گزارش «ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری نانو» این تحقیق ـ که در مؤسسه‌ای برای ساختار ماده(CNR-ISM) در رم انجام شده‌است ـ یک قدم مهمِ رو به‌ جلو برای فناوری‌نانو است. نانوسیم‌ها در توسعه‌ی کاربردهای نانوالکترونیک دارای نقشی کلیدی هستند، به‌ویژه نانوسیم‌های سیلیکونی که به‌دلیل عملکرد مهم سیلیکون در صنعت نیم‌رساناها و فناوری‌های رایج، از اهمیت خاصی برخوردار هستند. به عقیده‌ی بعضی از دانشمندان، نانوسیم‌های سیلیکونی در هر وضعیت جای نانولوله‌های کربنی را خواهند گرفت و از همین حالا انواع مختلفی از کاربردهای الکترونیکی و حتی محاسبات کوانتومی برای آن‌ها در نظر گرفته شده‌است.

بنابراین، توانایی ساخت نانوسیم‌های راست، مشابه و موازی که از نظر اتمی نیز صاف باشند، منجر به پیشرفت‌های تازه‌ای در نانوالکترونیک خواهد شد. این محققان با استفاده از دو ابزار مجزا، یک میکروسکوپ تونل‌زن پیمایشگر و یک باریکه از پرتوهای ایکس کم‌انرژی، مشاهده کردند که این نانوسیم‌ها از نانونقاط منفرد سیلیکونی به قطر 5/1 نانومتر ساخته شده‌اند؛ این نانونقاط به‌صورت خودآرا نانوسیم‌ها را تشکیل می‌دهند و هرچه تعداد نانونقاط بیش‌تر باشد طول نانوسیم بلندتر می‌شود تا به بلندترین طول به دست‌آمده؛ یعنی 31 نانومتر، برسد. طول اکثر نانوسیم‌ها ده نانومتر است.

این گروه تحقیقاتی ویژگی جالبی از این نانوسیم‌ها را در کانون توجه خود قرار داده‌است؛ بدین معنا که به‌رغم بی‌عیب و نقص بودن اتمی این نانوسیم‌ها، در عرض آن‌ها عدم تقارن مرسومی وجود دارد: یک سمت هر نانوسیم به‌طور چشمگیری از سمت دیگرش کوتاه‌تر است. محققان به این پدیده فرورفتگی می‌گویند که بعضی مواقع در سمت چپ و گاه در سمت راست قرار می‌گیرد.

به نظر می‌آید که این عدم ‌تقارن، ناشی از سطح یا بستر خاصی است که این نانوسیم‌ها روی آن رشد داده می‌شوند؛ یعنی نقره. مخصوصاً این‌که این بستر از دو لایه‌ی بسیاربسیار نازک نقره تشکیل شده‌است که هر کدام از آن‌ها ضخامتی به ‌اندازه‌ی یک اتم منفرد دارد و باعث می‌شوند که بستر ظاهری شیارشیار داشته باشد؛ یعنی لایه‌ی بالایی خطوطی را با فواصل منظم بر روی لایه پایینی تشکیل می‌دهد.

برای رشد دادن این نانوسیم‌ها، دو لایه‌ی سیلیکونی با ضخامت اتمی روی این بستر نقره‌ای در دمای اتاق رسوب داده می‌شود: لایه‌ی بالایی سیلیکون از دیمر‌های سیلیکونی یا جفت ‌اتم‌های پیوند‌ داده‌شده، تشکیل شده‌است. لایه‌ی پایینی سیلیکون از تک‌اتم‌های سیلیکون تشکیل شده‌است که با هر دو لایه نقره در تماس هستند. به‌دلیل برهم‌کنش‌های پیچیده الکترونیکی بین اتم‌های نقره و سیلیکون، اتم‌های سیلیکون می‌توانند به‌صورت خودآرا به شکل ساختارهای منظمی درآیند که در این حالت نانوسیم‌ها هستند؛ اما این برهم‌کنش‌ها که با شیارهای موجود در سطح بستر نقره‌ای ارتباط دارند، باعث ایجاد عدم‌ تقارن در این نانوسیم‌ها خواهند شد.