شعبده بازی نانویی ، نانوحباب هایی که با یک ترفند علمی نَترکیدند! - دانشنامه آریایی

به گزارش گروه دانشگاه خبرنگاران، هنگامی که یک شعبده باز ناگهان سفره ای را از روی میزی پر از بشقاب و لیوان بیرون می کشد، لحظه ای حالت تعلیق روی میز به وجود می آید که در آن لحظه در حالی که سفره از روی میز کشیده می شود، اما بشقاب و لیوان تکان نمی خورند. محققان مشابه این کار را با حباب های الکتریکی کردند. آن ها با دست نخورده نگه داشتن حباب های فروالکتریک، راه را برای توسعه دستگاه های نو هموار کردند.

تا پیش از این، دانشمندانی که با حباب های الکتریکی ویژه برای ایجاد نسل بعدی دستگاه های میکروالکترونیکی و ذخیره سازی انرژی انعطاف پذیر کار می کردند، با یک معضل مشابه روبرو بودند.

دانشمندان آزمایشگاه ملی آرگون در وزارت انرژی آمریکا (DOE) روش نوی را برای انجام یک نسخه اتمی از این ترفند سفره کشف کردند که با زدودن لایه های نازک ناهم ساختاری حاوی حباب های الکتریکی از یک ماده زیرین یا بستر خاص و در عین حال نگه داشتن حباب ها، کاری مشابه کشیدن سفره از زیر بشقاب و لیوان را انجام دادند. این کشف ممکن است ما را یک قدم به مجموعه ای از کاربرد ها نزدیک تر کند که بر این ساختار های غیرعادی و شکننده تکیه دارند.

سایدور باکال از محققان این پروژه، گفت: حباب ها بسیار شکننده هستند و در ابتدا به مواد زیرین خاصی به نام بستر ها و شرایط خاصی نیاز دارند تا بتوانند به رشد فیلم ها کمک کنند. مواد زیادی وجود دارد که این حباب ها می توانند برای تولید آن ها به کار فرایند. با این حال، ما نتوانستیم آن ها را مستقیماً روی این مواد رشد دهیم. تحقیقات ما گام اولیه برای امکان پذیر ساختن این کار است.

حباب های الکتریکی در یک ساختار فوق نازک سه لایه با خواص الکتریکی متناوب یافت می شوند: فروالکتریک، سپس یک لایه دی الکتریک، دوباره فروالکتریک.

حباب های این ساختار چندلایه از دوقطبی های مرتب شده خاص یا بار های الکتریکی دوقلو ساخته شده اند. جهت گیری این دوقطبی ها بر اساس کرنش موضعی در ماده و بار های روی سطح است که باعث می شود دوقطبی ها پایین ترین حالت انرژی خود را پیدا کنند. در نهایت، حباب های الکتریکی تشکیل می شوند، اما تنها زمانی که شرایط خاصی برآورده شود. آن ها همچنین به راحتی از طریق نیرو های حتی کوچک دچار اعوجاج می شوند.

در این آزمایش، همکاران باکال در دانشگاه نیو ساوت ولز، ابتدا حباب ها را در یک لایه ناهم ساختار فوق العاده نازک روی یک بستر تیتانات استرانسیوم رشد دادند. سپس، باکال با چالش حذف ساختار ناهمسان از بستر در حالی که حباب ها را حفظ می کرد، روبرو شد.

دامنه های حباب کوچک هستند. شعاع آن ها فقط حدود 4 نانومتر، به اندازه یک رشته DNA انسان است. بنابراین، دیدن آن ها سخت است. در بخش علوم مواد آرگون، روش های میکروسکوپ کاوشگر روبشی پیشرفته با تجزیه و تحلیل تبدیل فوریه به دانشمندان این امکان را می دهد که نه تنها آن ها را ببینند، بلکه خواص این حباب ها را در فیلم های مستقل مشخصه یابی کنند.

برای اثبات اینکه حباب دست نخورده به جای مانده اند، باکال ویژگی های الکترونیکی (ظرفیت) و پیزوالکتریک آن ها را از طریق دو روش میکروسکوپ اندازه گیری کرد: میکروسکوپ امپدانس مایکروویو روبشی و میکروسکوپ نیروی واکنش پیزوالکتریک.

نتایج نشان داد که حباب ها دست نخورده به جای مانده اند. به گفته باکال، نتیجه هیجان انگیز است، زیرا این حباب ها خواص الکتریکی و مکانیکی غیرمعمول و جالبی دارند. او گفت: حباب های فروالکتریک اجسامی در مقیاس نانو هستند که به تازگی کشف شده اند.

این دستاورد محققان، بر پایه علم فیزیک است، نه سحر و جادو، که یک راه بالقوه نو برای توسعه محصولات نو ایجاد کرده است.