Nanowire
Această intrare sau secțiune despre inginerie nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Termenul nanofir ( nanofir în engleză) înseamnă o structură aproape unidimensională de semiconductor sau metal , de formă cilindrică sau poliedrică a cărei secțiune are dimensiuni nanometrice , în timp ce lungimea poate varia de la sute de nanometri până la sute de micrometri
Aceste nanostructuri , ale căror cercetări s-au dezvoltat în principal în ultimul deceniu, sunt văzute ca promițătoare ca elemente constitutive ale multor tipuri de dispozitive electronice. Dintre toate, merită menționate senzorii , de mediu sau biologici, a căror sensibilitate poate fi mult crescută prin exploatarea raportului mare suprafață / volum al acestor nanostructuri.
Caracteristici fizice
Caracteristicile fizice ale nanofirelor depind în mod fundamental de mărimea lor. La scara nanometrului, de fapt, efectele cuantice devin relevante și modifică comportamentul în comparație cu ceea ce s-ar aștepta într-un sistem macroscopic. În acest caz, nanofirele pot fi similare cu firele cuantice .
Proprietăți electrice
De exemplu, se observă că, în cazul nanofilelor metalice, conductanța electrică are valori discrete care sunt multipli ai unei unități de bază:
- 12,9 kΩ -1
numită constantă von Klitzing .
Acesta este un fenomen tipic de cuantificare și se datorează faptului că funcția de undă a electronului ocupă un spațiu de dimensiuni comparabile cu dimensiunea firului în sine. Acest lucru poate determina electronii să interacționeze cu atomii de suprafață ai firului în sine (văzuți ca defecte comparativ cu un cristal obișnuit) și să traverseze firul numai dacă acest lucru are loc cu o viteză compatibilă cu dimensiunea firului în sine.
Acest lucru face ca firul să se comporte ca și cum conducerea electrică are loc de-a lungul canalelor. Închiderea progresivă a acestor canale pe măsură ce diametrul firului scade duce la observarea valorilor de conductivitate discrete.
Structura nanofirelor
În ceea ce privește structura, un nanofir poate fi similar cu un fir așa cum se înțelege în sensul comun, adică o structură cu o formă mai mult sau mai puțin cilindrică, în general suspendată în vid (și posibil conectată la conductori la capete), sau structură depusă pe un suport: de exemplu un fir de atomi de metal depus pe un suport izolator.
Structura internă a nanofirurilor suspendate este în mod normal similară cu cea a unui cristal normal, adică compusă dintr-o rețea regulată cu simetrie în general triunghiulară / hexagonală. Cu toate acestea, s-a prezis și s-a observat că se pot avea și structuri cu simetrie pentagonală: această simetrie nu este observată în mod obișnuit în natură în cristale, deoarece o rețea de simetrie pentagonală nu umple spațiul în mod optim și este nefavorabilă din punct de vedere energetic. Prin urmare, în natură observăm de obicei cel mult agregate ale câtorva atomi ( clustere ) cu simetrie pentagonală (icosaedrică). Un nanofir este aproape un obiect unidimensional: poate fi văzut ca un cluster în plan și un cristal de-a lungul axei celei mai mari extensii. În acest caz, structura de simetrie pentagonală poate fi favorabilă energetic pentru diametre mici (câțiva nm).
Fabricarea nanofirelor
Fabricarea nanofirelor necesită tehnici de procesare destul de complexe și până în prezent nu reprezintă încă o tehnică de tip industrial. De obicei, acest lucru se întâmplă deocamdată numai în laboratoare universitare sau de cercetare științifică.
Exemple de tehnici de fabricație sunt:
- tehnici „de sus în jos”: nanofirul este realizat pornind de la un eșantion de material mai mare, cu un fel de excavare, care poate avea loc prin coroziune chimică prin gravare chimică sau prin bombardare cu fascicule de ioni .
- asamblare (sau sinteză) care implică depunerea atomilor pe un suport pentru a forma structura dorită, cu tehnici precum depunerea chimică a vaporilor .
Utilizarea industrială a nanofirelor
Nanofilele sunt încă cercetate. Înainte de a ajunge la utilizări industriale va fi necesar ca sinteza / tehnicile de producție ale acestora să atingă standarde calitative compatibile cu o utilizare industrială. Evoluțiile tehnologice recente, cum ar fi utilizarea lungimilor de undă în regim ultraviolet extrem sau litografia de fractură utilizând litografia optică convențională, oferă abordări promițătoare pentru utilizarea industrială viitoare a acestor nanostructuri. [1]
Nanowires se așteaptă să aibă utilizări importante în domeniul electronic și medical în viitor [ fără sursă ] .
Este important de reținut că apariția fenomenelor cuantice în fizica acestor sisteme va duce probabil la necesitatea de a revizui în mod semnificativ înțelegerea noastră asupra comportamentului electronicelor rezultate.
Datorită raportului de aspect ridicat, nanofilele sunt manipulabile prin câmpuri dielectoforetice . [2]
Notă
- ^ Enrico, Scalable Manufacturing of Single Nanowire Devices using Crack-Defined Shadow Mask Litography , la ACS Appl. Mater. Interfețe , vol. 11, 2019, pp. 8217-8226, DOI : 10.1021 / acsami.8b19410 .
- ^ Nanowires se reconfigurează , 19 octombrie 2006. Accesat la 9 mai 2010 (arhivat din original la 22 mai 2007) .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Nanofil
linkuri externe
- Bateria nanowire a lui Stanford deține de 10 ori încărcarea celor existente , pe news-service.stanford.edu .
- Articol original despre Efectul Hall cuantic: K. v. Klitzing, G. Dorda și M. Pepper; Fizic. Rev. Lett. 45, 494-497 (1980). , la fkf.mpg.de. Adus la 14 noiembrie 2008 (arhivat din original la 18 septembrie 2004) .
- Tranzistoare Nanowire mai rapide decât siliciu , la technologyreview.com .
- Cel mai puternic nanofir teoretic produs la Universitatea din Melbourne din Australia. , la abc.net.au.
- Inginerii Penn proiectează memorie electronică pentru computer în formă nanoscală care preia date de 1.000 de ori mai repede. , pe upenn.edu (arhivat din original la 12 octombrie 2007) .
- Un atom gros, sute de nanometri Pt-nanocabluri sunt unul dintre cele mai bune exemple de auto-asamblare. (Universitatea din Twente) , pe pne.tnw.utwente.nl . Adus la 14 noiembrie 2008 (arhivat din original la 13 octombrie 2008) .
- NanoTCAD ViDES: Cod open-source pentru simularea tranzistoarelor de nanofire de siliciu , la nanohub.org .
| Controlul autorității | LCCN (EN) sh97004111 · GND (DE) 4707308-1 |
|---|
