کوچک‌ترین درخت کریسمس در جهان
تهران (پانا) - درخت کریسمسی که در تصویر می‌بینید تنها ۱۴ سانتی‌متر طول دارد و از آنجا که از گرافین تشکیل شده، تنها یک لایه اتم کربن دارد و قطر آن یک سوم نانومتر است.
به گزارش ایسنا، این درخت از یک گرافین ۱۰ متری بریده شده است. این آزمایش نشان می‌دهد که کنترل کیفیت مداوم را می‌توان در طول تولید گرافین انجام داد و انتظار می‌رود این موضوع نقش مهمی در فناوری‌های الکترونیک پرسرعت آینده مانند تجهیزات پزشکی و حسگرها ایفا کند.
گرافین ماده‌ای دو بُعدی است و از لایه‌ای منسجم از اتم‌ها تشکیل شده است. این ماده در انتقال برق و دما از هر ماده‌ی دیگری که می‌شناسیم مقاوم‌تر و بهتر است. به همین دلیل گرافین گزینه‌ی مناسبی برای ساخت مدارهای الکتریکی است که فضای کمتری می‌گیرد، وزن کمتری دارد و قابل تا شدن است و کاربردی‌تر از وسایل اکترونیکی است که امروزه می‌شناسیم.
پروفسور "پیتر بوگیلد"(Peter Boggild) که سرپرستی این آزمایش را بر عهده داشت می‌گوید: حتی اگر شما یک تصویر از درخت کریسمس با مداد نقاشی کنید و آن را از کاغذ جدا کنید که همان کاری است که ما انجام دادیم، قطر آن از یک اتم بسیار بیشتر خواهد بود. برای مثال یک باکتری ۳۰۰۰ برابر ضخیم‌تر از لایه گرافینی است که ما استفاده کردیم. به همین دلیل است که من با جرات می‌گویم این کوچک‌ترین درخت کریسمس جهان است و اگرچه نقطه آغاز آن کربن بوده است، اما گرافین رسانایی مشابه یا حتی بیشتر از مس دارد.
اما پشت این درخت کریسمس جالب، پیشرفت مهمی پنهان است. برای اولین بار ما موفق شدیم که همزمان با انتقال لایه گرافین، یک کنترل کیفیت خطی ایجاد کنیم. انجام چنین کاری، کلید رسیدن به خواص پایدار، قابل ساخت مجدد و قابل استفاده مواد است که لازمه استفاده از گرافین در برای مثال مدارهای الکترونیکی است.
همانطور که محققان در این مورد از آزمایش انجام دادند، می‌توان گرافین را روی فیلمی از مس رشد داد.
گرافین بر روی فویلی از مس در دمای ۱۰۰۰ درجه قرار داده شد. این فرآیند به خوبی شناخته شده است و عملکرد خوبی دارد اما ممکن است مشکلات زیادی طی جداسازی گرافین از مس رخ دهد. از آنجا که گرافین ۳۰ هزار برابر از پلاستیک سلفون نازک‌تر است، این فرآیند دشوار می‌شود. علاوه بر آن فناوری برای کنترل کیفیت الکتریکی گرافین هنگام انتقال وجود ندارد. اما امسال پیتر بوگیلد و همکارش "پیتر یپسن"(Peter Jepsen) یکی از محققان تراهرتز در جهان، راهی برای انجام این کار ارائه کردند.
تصاویر رنگی راهی برای اندازه‌گیری میزان جذب تشعشعات تراهترز توسط لایه‌ای از گرافین است. قدرت جذب آن وابسته به رسانایی الکتریکی است. هرچه گرافین رساناتر باشد، بهتر تشعشعات را جذب می‌کند.
تشعشعات تراهرتز امواج رادیویی با فرکانس بالا هستند که در میان امواج فروسرخ و مایکروویو قرار می‌گیرند. مشابه اشعه‌ایکس، این امواج می‌توانند برای اسکن بدن انسان مورد استفاده قرار بگیرند. این امواج می‌توانند تصاویری از مقاومت الکتریکی لایه گرافین ثبت کنند. با اتصال اسکنر تراهرتز به دستگاهی که فیلم گرافین را از روی مس به محل مورد نظر منتقل می‌کند می‌توان از ویژگی‌های گرافین در طول انجام فرآیند انتقال تصویربرداری کرد.
"پیتر بوگیلد" می‌گوید: اگر قرار باشد پیاده‌سازی گرافین و سایر مواد دو بُعدی سرعت گیرد، تضمین کیفیت به طور مستمر لازمه کار خواهد بود. این فناوری تضمین می‌کند که فناوری‌های مبتنی بر گرافین به صورت یکنواخت‌تر و با خطای کمتری تولید خواهند شد. امسال، روش ابداعی محققان دانشگاه فناوری دانمارک به عنوان اولین اندازه‌گیری استاندارد بین‌المللی تایید شد.
این روش پتانسیل فوق‌العاده‌ای دارد. گرافین و سایر مواد دوبُعدی می‌توانند امکان تولید وسایل الکترونیکی پر سرعت با قابلیت انجام محاسبات برق‌آسا با مصرف انرژی کمتر از فناوری‌های امروزی فراهم کنند. اما پیش از آن که گرافین در مقیاس تجاری مورد استفاده قرار گیرد باید بر سه مشکل غلبه کنیم.
مشکل اول هزینه بسیار بالای آن است. تولیدات سریع‌تر و بیشتری برای کاهش هزینه‌ها نیاز است. اما با انجام چنین کاری به مشکل دوم بر می‌خوریم. افزایش سرعت بدون بررسی همزمان کیفیت باعث افزایش درصد خطا می‌شود. در سرعت بالا باید همه‌چیز به دقت تنظیم شود اما مشکل سوم آن است که چگونه بفهمیم چه چیزی دقیق است؟
برای انجام این کار نیاز به اندازه‌گیری داریم و ترجیحا این اندازه‌گیری باید در طول فرآیند انجام گیرد. محققان دانشگاه دانمارک دریافتند که بهترین راه برای کنترل کیفیت استفاده از تشعشات تراهرتز است.
"بوگیلد" تاکید می‌کنند که این سه مشکل به تنهایی با روش جدید آن‌ها حل نشده است.
او می‌گوید: ما گام‌های قابل توجهی برداشته‌ایم. دستگاه انتقال ما به آرامی لایه گرافین را از روی مس بلند می‌کند و آن را به فویل پلاستیکی منتقل می‌کند بدون آنکه آن را بشکند، چروک کند یا کثیف کند. با ترکیب این دستگاه با سیستم تراهرتز می‌توان بلافاصله مشاهده کرد که آیا این فرآیند به خوبی پیش رفته است یا خیر
ارسال دیدگاه