well spoken
19th November 2009, 11:44 AM
گرافن به‌عنوان يک حسگر بسيار حساس جرم
محققان در دانشگاه کلمبيا اولين تشديدکننده‌هاي نانومکانيکي گرافني را ساخته‌اند. اين افزاره‌ها که شامل صفحات گرافن نوسان‌کننده‌ي معلق‌شده روي شيارهاي ميکرواندازه هستند، مي‌توانند به‌عنوان شناساگرهاي قوي و بسيار حساس جرم استفاده شوند.
http://www.nano.ir/images/news/6676.jpg
گرافن معلق‌شده روی یک شیار میکرواندازه.
صفحات گرافن علاوه بر خواص الکتريکي عالي، بسيار سخت و مستحکم هستند. اين صفحات مي‌توانند براي ساخت افزاره‌هاي فرکانس بالا استفاده شوند. اين افزاره‌ها بخاطر چگالي کم‌شان به اضافه‌شدن جرم بسيار حساس هستند.
جيمز هان، رهبر اين گروه تحقيقاتي توضيح مي‌دهد: اگرچه نانولوله‌هاي کربني همين مزايا را دارند و آنها نيز براي ساخت شناساگرهاي بسيار حساس جرم استفاده شده‌اند، اما مزيت گرافن اين است که گرافن يک صفحه دوبعدي است که ما مي‌توانيم آن را قلم‌زني کرده و به هر شکلي درآوريم. اين مزيت به ما اين امکان را مي‌دهد که کنترل بيشتري روي خواص تشديدکننده‌ي نهايي داشته باشيم.
اين محققان براي ساخت افزاره‌هاي خود ابتدا ورقه‌هاي گرافني تک‌لايه را روي بسترهاي سيليکون\سيليکا قرار دادند. سپس الکترودهاي فلزي را الگو داده و براي توليد گرافن معلق‌شده، سيليکا را اِچ کردند.
اين افزاره‌ها در فرکانس‌هاي مگاهرتزي، با فرکانس حداکثري حدود 65 مگاهرتزي که وابسته به هندسه افزاره است، نوسان مي‌کنند. اين فرکانس همچنين مي‌تواند با يک ولتاژ DC که به الکترود گيت اعمال مي‌شود و به صفحه گرافن تنش وارد مي‌کند، تنظيم شود. هنگامي که يک شيء روي اين افزاره قرار ميگيرد، اين فرکانس تغيير مي‌کند. اين تغيير با الکترودها شناسايي مي‌شود و براي محاسبه‌ي جرم شيء مذکور استفاده مي‌شود.
اندازه‌گيري‌ها نشان مي‌دهند که اين افزاره‌ها به جرم حدود يک زپتوگرم (10-21g) (جرم حدود 2 اتم طلا) حساس هستند. علاوه بر اين، نتايج نشان مي‌دهندکه يک شيء روي اين ورقه‌ي گرافني هم جرم و هم تنش آن را افزايش مي‌دهد. اين پديده‌ي جديدي است که تاکنون ديده نشده است.
نتايج اين تحقيق در مجله‌يNature Nanotechnology منتشر شده‌است
nano.ir
محققان در دانشگاه کلمبيا اولين تشديدکننده‌هاي نانومکانيکي گرافني را ساخته‌اند. اين افزاره‌ها که شامل صفحات گرافن نوسان‌کننده‌ي معلق‌شده روي شيارهاي ميکرواندازه هستند، مي‌توانند به‌عنوان شناساگرهاي قوي و بسيار حساس جرم استفاده شوند.
http://www.nano.ir/images/news/6676.jpg
گرافن معلق‌شده روی یک شیار میکرواندازه.
صفحات گرافن علاوه بر خواص الکتريکي عالي، بسيار سخت و مستحکم هستند. اين صفحات مي‌توانند براي ساخت افزاره‌هاي فرکانس بالا استفاده شوند. اين افزاره‌ها بخاطر چگالي کم‌شان به اضافه‌شدن جرم بسيار حساس هستند.
جيمز هان، رهبر اين گروه تحقيقاتي توضيح مي‌دهد: اگرچه نانولوله‌هاي کربني همين مزايا را دارند و آنها نيز براي ساخت شناساگرهاي بسيار حساس جرم استفاده شده‌اند، اما مزيت گرافن اين است که گرافن يک صفحه دوبعدي است که ما مي‌توانيم آن را قلم‌زني کرده و به هر شکلي درآوريم. اين مزيت به ما اين امکان را مي‌دهد که کنترل بيشتري روي خواص تشديدکننده‌ي نهايي داشته باشيم.
اين محققان براي ساخت افزاره‌هاي خود ابتدا ورقه‌هاي گرافني تک‌لايه را روي بسترهاي سيليکون\سيليکا قرار دادند. سپس الکترودهاي فلزي را الگو داده و براي توليد گرافن معلق‌شده، سيليکا را اِچ کردند.
اين افزاره‌ها در فرکانس‌هاي مگاهرتزي، با فرکانس حداکثري حدود 65 مگاهرتزي که وابسته به هندسه افزاره است، نوسان مي‌کنند. اين فرکانس همچنين مي‌تواند با يک ولتاژ DC که به الکترود گيت اعمال مي‌شود و به صفحه گرافن تنش وارد مي‌کند، تنظيم شود. هنگامي که يک شيء روي اين افزاره قرار ميگيرد، اين فرکانس تغيير مي‌کند. اين تغيير با الکترودها شناسايي مي‌شود و براي محاسبه‌ي جرم شيء مذکور استفاده مي‌شود.
اندازه‌گيري‌ها نشان مي‌دهند که اين افزاره‌ها به جرم حدود يک زپتوگرم (10-21g) (جرم حدود 2 اتم طلا) حساس هستند. علاوه بر اين، نتايج نشان مي‌دهندکه يک شيء روي اين ورقه‌ي گرافني هم جرم و هم تنش آن را افزايش مي‌دهد. اين پديده‌ي جديدي است که تاکنون ديده نشده است.
نتايج اين تحقيق در مجله‌يNature Nanotechnology منتشر شده‌است
nano.ir