نانوسیم نیترید گالیم: خواص پیزوالکتریک در سه بعد

[مسافر007]

نانوسیم نیترید گالیم دارای کاربردهای متعددی است. یک گروه تحقیقاتی دریافته است که این نانوسیم‌ها می‌توانند در سه بعد خواص پیزوالکتریک داشته باشند این درحالی است که خود نانوسیم‌ها یک بعدی هستند.

نانوسیم‌های نیمه‌هادی نیترید گالیم می‌توانند در نسل جدید سیستم‌های نانو و اپتوالکتریک مورد استفاده قرار گیرند. اخیرا یک گروه تحقیقاتی در مدرسه مهندسی مک کرومیک خواص پیزوالکتریک جدیدی برای این نانوسیم‌ها یافته‌است که می‌تواند در ساخت نانوادوات مورد استفاده قرار گیرد.

نانوسیم‌هایی به قطر 100 نانومتر معمولا به‌عنوان مواد تک بعدی شناخته می‌شوند. اخیرا محققان دانشگاه نورث وسترن دریافته‌اند که نانوسیم‌های نیترید گالیم به‌صورت منفرد دارای خواص پیزوالکتریک بسیار قوی هستند. پیزوالکتریک به قابلیتی گویند که در آن با ایجاد فشار مکانیکی می‌توان بار الکتریکی ایجاد کرد. این تحقیق توسط هوراسیو اسپینوسا، جیمز اِن، نانسی جی فارلی در مدرسه مهندسی مک کرومیک انجام گرفته و نتایج آن در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.

نیترید گالیم یکی از مواد بسیار کلیدی در میان نیمه‌هادی‌ها تلقی شده و در حال حاضر عناصر در عناصر اپتوالکتریک نظیر لیزرهای آبی (در نتیجه در دیسک‌های بلو ری) و دیودهای نشر نور (LED) به‌وفور مورد استفاده قرار می‌گیرد. اخیرا ثابت شده نانوژنراتورهای مبتنی بر نانوسیم نیترید گالیم می‌توانند انرژی مکانیکی (مانند حرکت زیست مکانیکی) را به جریان الکتریسیته تبدیل کند.

اسپینوسا می‌گوید هرچند نانوسیم‌ها نانوساختار تک بعدی محسوب می‌شوند اما برخی خواص آنها مانند پیزوالکتریسیتی، به‌صورت سه بعدی است. ما حدس می‌زدیم که نانوسیم‌ها از خود خواص پیزوالکتریک سه بعدی نشان دهند بنابراین هدف ما این بود که ثابت پیزوالکتریک را برای هر نانوسیم به‌دست آوریم، همانند مواد توده‌ای.

برای این کار، محققان یک میدان الکتریکی را در جهت‌های مختلف درون یک نانوسیم اعمال کردند و در قدم بعد جابجایی بسیارکوچکی که ماحصل این فرآیند بود را اندازه‌گیری کردند که غالبا در حد 10 تا 12 پیکومتر به‌دست می‌آمد. این گروه تحقیقاتی یک روش مبتنی بر میکروسکوپ SPM ارائه کردند که با آن می‌توان جابجایی را با دقت بسیار بالا اندازه‌گیری کرد.

مجید میناری از محققان دوره پسا دکتری در این گروه و نوسینده اصلی مقاله، می‌گوید این اندازه‌گیری بسیار چالش برانگیز است زیرا ما باید جابه‌جایی را اندازه‌گیری کنیم که ابعاد آن از یک اتم هیدروژن کوچک‌تر است. نتایج این تحقیق بسیار جالب است به‌ویژه این که اخیرا ثابت شده است که از نیمه‌هادی‌های نیترید گالیم می‌توان در ساخت نسل جدید نانوژنراتورها استفاده کرد.


منبع: ستاد توسعه فناوری نانو