הכנת ננו-חוטים ברמת האטום הבודד

חוקרי ננו-מדעים מאוניברסיטת Lund בשבדיה הראו כי ניתן לשלוט בגידול ובמבנה הגבישי של ננו-כבלים ברמה של אטום בודד.

חוקרי ננו-מדעים מאוניברסיטת Lund אשר בשבדיה הראו כי ניתן לשלוט בגידול ובמבנה הגבישי של ננו-כבלים ברמה של אטום בודד.

המחקר מתואר במאמר שאמור להתפרסם בכתב-העת המדעי Nature Nanotechnology. לפי דבריו של פרופסור Lars Samuelson, זוהי פריצת דרך הן בהתפתחות של גידול ננו-כבלים והן בהבנת התהליכים הפיסיקליים הבסיסיים האחראיים לקבלת חומרים אלו.

מזה זמן רב היה ידוע כי רוב המוליכים למחצה המשמשים בננו-כבלים, בכללם החומר המעניין אינדיום ארסניד (InAs) שנבחן במחקר הנ"ל, מושפעים מאי-הסדירות ברצף הערמת שכבה אחר שכבה. אלו משפיעים על התכונות האלקטרוניות והאופטיות בדרכים בלתי-נשלטות ועל-כן הן אינם רצויים כלל ועיקר.

אולם עתה, החוקרים הראו כי ניתן לשלוט במשתנים אלו במידה מרובה, מה שמאפשר את הפיתוח העתידי של תפקודים חדשים בננו-כבלים. כיום ניתן לא רק לייצר ננו-כבלים מושלמים, חסרי פגמים, אלא גם לעבור באופן חופשי בין סוגי גבישים שונים לכל אורכו של ננו-כבל יחיד, לקבלת חומר המכונה " סְרִיג-עָל" (superlattice) תוך שימוש בפרודה כימית מסוג אחד – אינדיום ארסניד.

"שניים מהגורמים העיקריים הנדרשים לשם בקרת המבנה הגבישי הינם קוטר הננו-כבל והטמפרטורה בה הוא מיוצר. אולם עדיין יש כתריסר גורמים שונים, בסה"כ, שצריך לשלוט בהם כאשר מייצרים ננו-כבלים", אומרת החוקרת.

למרות שתוצאה זו הודגמה בעיקר עבור התרכובת הדו-רכיבית אינדיום ארסניד, החוקרים מאמינים כי המנגנונים השולטים ביצירת מבנה הננו-כבלים ניתנים להרחבה ויישום גם בחומרים מוליכים-למחצה דומים המשמשים בננוטכנולוגיה.

באמצעות שיטה זו ניתן לייצר גם ננו-כבלים סדירים ביותר בעלי צדדים מחזוריים מושלמים. תמונות שהתקבלו באמצעות מיקרוסקופיה אלקטרונית מראות כי סידור האטומים בגביש הננו-כבל תואם במדויק את ההדמיות התיאורטיות. התכונות האלקטרוניות והאופטיות של חומרים אלו עדיין לא נבחנו, אך הן תהיינה במרכזם של ניסויים מעשיים ותיאורטיים בהמשך הדרך.

הננו-כבלים שיוצרו במחקר זה הינם בעלי קוטר אופייני של עשרה עד מאה ננומטרים ובאורך של מיקרומטרים אחדים.

החומרים החדשים מיוצרים ע"י "אפייה" בתנור תוך אספקה שוטפת של חומרי-המוצא במצב הגזי שלהם, וצמיחה מתוך "זירעוניי" זהב מיקרוסקופיים.

החוקרים תרים עתה אחר יישומים מסחריים של ננו-כבלים אלו בתחומי האלקטרוניקה והאופטיקה, כגון יישומים של תאי-שמש ותאים הפולטים קרינה.

הידיעה על המחקר