كاربرد نانوفناوری در صنایع الكترونیك

1-1-   نانو فنّاوری

در حال حاضر علوم بدون کمک گرفتن از فنّاوری نانو، قدرت جوابگوئی به نیازهای روز افزون بشر را ندارند. علی رغم رشد قابل ستایشِ شاخه­های مختلف علوم، دانشمندان با چالشهای اساسی نیز روبرو هستند. برای مثال رایانه­ها با وجود نزدیك شدن به سرعتهای بحرانی پردازش، با توقعات بشر همخوانی ندارند. در داروسازی، داروها عوارض جانبی شدید به همراه داشته و برخی نیز به دلیل نامحلول و یا كم­محلول بودن در خون از چرخۀ مصرف كنار گذاشته می­شوند. از این گونه مشکلات، در بخشهای دیگر علوم نیز به وفور مشاهده می­شود. فنّاوری نانو برای غلبه بر این چالشها، قابلیتهای فراوانی را به بشر عرضه نموده است.

در پزشکی به کمک این فنّاوری، نانوذرّاتی ابداع شده که به توزیع آسان دارو در قسمتهای مختلف بدن کمک می‌کند. در پوشش‌ زخمهای خاص نظیر زخمهای سوختگی، از برخی نانوذرّات به‌ عنوان عامل ضدمیكروب، ضدالتهاب و التیام‌بخش استفاده می‌شود. غذاهای غنی‌شده نیز بوسیله این فنّاوری تولید شده­اند[5-1] و ....

در حوزۀ نانو مواد، به دلیل اینکه مواد حجیمی که از ترکیبات نانوساختار تشکیل شده­اند از نظر مقاومت در برابر خوردگی، کشسانی و ایمنی در برابر آتش سوزی، مزیّتهای قابل ملاحظه­ای نسبت به مواد دیگر دارند، دانشمندان به دنبال چنین نانوساختارهای سبك و مقاوم در برابر حرارت هستند که برای هواپیماها، راكتها، ایستگاه‌های فضایی و .... مورد نیاز می­باشند. برای مثال، ساخت موادی که یک ششم چگالی فولاد را دارند ولی مقاومت آنها 50 الی 100 برابر فولاد است، یکی از موفقیّتهای پژوهشگران در این زمینه می­باشد[5].

در صنایع الکترونیک، تولید کامپیوتر‌های سریع‌ موسوم به کامپیوترهای کوانتومی، تراشه‌های حافظه با اندازه نانو که هزاران برابر تراشه­های فعلی قدرت ذخیره‌سازی دارند و... مدنظر هستند. شركت سامسونگ، توسعه نیمی از محصولات ساخته ‌شده توسط این شركت را به دلیل نوآوریهای ناشی از نانوذرّات نقره می­داند[3]. به جرأت می­توان گفت: فنّاوری نانو (NT) به همراه فنّاوری اطلاعات (IT) و پروژه ژنوم انسانی (BT) همزمان شكل دهنده سوّمین انقلاب صنعتی جهان هستند[6-1].

1-2        نانوذرّات

باورها بر این است که سهم زیادی از توفیق نانوتکنولوژی در بهبود آینده بشر، به حوزه نانوذرّات تعلق خواهد داشت. نانوذرّات(حبس حاملهای بار در سه بعد) که به صورتهای گوناگون دسته بندی می­شوند( فلزّی، نیم­رسانا، پوسته- هسته و ...)، به همراه سیمهای کوانتومی(حبس حاملهای بار در دو بعد) و لایه­های نازک یا چاه­های کوانتومی(حبس حاملهای بار در یک بعد) تشکیل ­دهندۀ نانومواد هستند[7].

فراوانی را برای بهره­برداری از آنها در اختیار دانشمندان قرار داده است. در ادامه، برخی از این ویژگیها و منشأهای آنها معرفی می­گردد.

1-3   خواص تابع اندازه نانوذرّات

مطالعه و تحقیق در مورد نانوذرّات به این دلیل که فرصتی برای درک خواص فیزیکی مواد با ابعاد کاهش یافته و همچنین مطالعه خواص سطوح به شمار می­آید از موضوعات جالب و مورد علاقۀ محققان از دو دهۀ پیش تاکنون بوده است[12-9]. مهمترین ویژگی نانوذرّات، تابع اندازه بودن خواص آنها است. هنگامی که اندازه ذرّات به یک مقدار بحرانی برسد، خواصی نظیر خواص ترمودینامیکی، مغناطیسی، مکانیکی، ساختاری، نوری و الکتریکی آنها دچار تغییر و تابع اندازه می­شوند. برای مثال، نقطه ذوب ذرّاتCdS  و طلا با کوچک شدن اندازه­شان کاهش می­یابد(شکل1-2 "الف" و "ب"). می­توان وضعیّت ظرفیت گرمائی هلیوم مایع و هلیوم هنگامی که در خوشه­های 64 اتمی است را در شکل1-2 "ج" مشاهده نمود. برخی دیگر از کمیتهای ترمودینامیکی نظیر انرژی چسبندگی، ظرفیت گرمایی، طول و قدرت پیوند و... نیز تابع اندازه هستند[13].