برای رسیدن به این هدف، آنها طرحی را ایجاد کردند که در آن یک نانومولفه به دو هادی الکتریکی متصل میشود تا سیگنال الکتریکی به شیوهای بسیار کارآمد جداسازی شود. دانشمندان گروه فیزیک موسسه نانوساینس سوئیس در دانشگاه بازل نتایج این پروژه را در مجله علمی نیچر کامیونیکیشن منتشر کردند.
مولفهها یا قطعات الکترونیکی در حال کوچکتر و کوچکتر شدن هستند. قطعاتی به اندازه تنها چند نانومتر، به اندازه حدودا ده اتم، در حال حاضر در آزمایشگاههای تحقیقاتی تولید میشوند. به لطف کوچک سازی، قطعات الکترونیکی متعددی را می توان در فضاهای محدود جای داد، تا عملکرد ادوات الکترونیکی در آینده متحول شود.
لولههای کربنی نقش هادی را ایفا میکنند
دانشمندان در سراسر جهان در حال تحقیق در مورد چگونگی تولید نانومولفهها با کمک نانولولههای کربنی هستند. این لولهها که از صفحات کربن به ضخامت یک اتم و به شکل استوانهای توخالی ساخته شدهاند دارای خواص منحصر به فردی از جمله مدول یانگ بالا و استحکام کششی خوب از یک طرف و طبیعت کربنی بودن نانولولهها (به خاطر این که کربن مادهای است کم وزن، بسیار پایدار و ساده جهت انجام فرآیندها که نسبت به فلزات برای تولید ارزانتر میباشد) هستند که باعث شده در دهه گذشته تحقیقات مهمی در کارایی و پرباری روشهای رشد نانولولهها صورت بگیرد.
علاوه بر خواص ویژه و منحصر به فرد، کارهای نظری و عملی زیادی نیز روی ساختار اتمی و ساختارهای الکترونی نانولوله انجام شده است. کوششهای گستردهای نیز برای رسیدگی به خواص مکانیکی شامل مدول یانگ و استحکام کششی و ساز وکار عیوب و اثر تغییر شکل نانولولهها بر خواص الکتریکی صورت گرفته است. میتوان گفت این علاقه ویژه به نانولولهها از ساختار و ویژگیهای بینظیر آنها سرچشمه میگیرد.
نانولولهها هدایت حرارتی فوقالعادهای دارند که باعث میشود در برابر جریانهای قوی دوام بیاورند، به این دلیل برای استفاده به عنوان هادیها و یا نیمههادیها مناسب هستند. با این حال، انتقال سیگنال بین نانولولههای کربنی و یک هادی الکتریکی بزرگ با مشکل همراه است، به این دلیل که بخشهای بزرگی از سیگنال الکتریکی به علت بازتاب بخشی از سیگنال از دست میرود.
خاصیت ضدانعکاسی، بهره را افزایش میدهد
مشکل مشابه در منابع نوری داخل یک شی شیشهای رخ میدهد. مقدار زیادی از نور توسط دیوارهها منعکس میشود، به این معنی که تنها بخش کوچکی به خارج از محفظه شیشهای میرسد. این مشکل را میتوان با استفاده از پوشش آنتیرفلکس دیوارهها حل کرد.
پژوهشگران در بازل به سرپرستی پروفسور کریستین شوننبرگر، از همین روش در نانوالکترونیک استفاده کردند. آنها یک دستگاه آنتیرفلکس برای سیگنالهای الکتریکی ساختند تا بازتابی که در زمان انتقال سیگنال از نانومولفهها به مدارات بزرگتر رخ میدهد را کاهش دهند. برای این کار، آنها شکل خاصی از هادیهای الکتریکی به طول خاص را با نانولولههای کربنی تزویج کردند. به این ترتیب پژوهشگران قادر به جدا کردن سیگنال فرکانس بالا از نانومولفه خواهند بود.
مشکل تفاوت در امپدانس است
نانوساختارهای تزویج شونده با هادیهای بزرگتر دچار مشکل میشوند زیرا امپدانس آنها کاملا متفاوت است. هر چه تفاوت در امپدانس بین دو ساختار بیشتر باشد تلفات در زمان انتقال بیشتر میشود. تفاوت بین نانومولفهها و هادیهای ماکروسکوپی آنقدر بزرگ است که هیچ سیگنالی منتقل نمیشود مگر اینکه تمهیدات خاصی در نظر گرفته شده باشد. دستگاه آنتیرفلکس این اثر را به حداقل میرساند و امپدانسها را تنظیم میکند تا تزویج کارآمدتر صورت بگیرد. این دستگاه دانشمندان را در رسیدن به هدف خود مبنی بر استفاده از نانومولفهها برای انتقال سیگنال در قطعات الکترونیکی نزدیکتر میکند.