دانشمندان ریزترین سیم رسانای ممکن را با پهنای تنها ۳ اتم ساخته‌اند.
ریزترین سیم رسانا
دانشمندان با بهره از ذره‌های بسیار ریز الماس، ریزترین سیم رسانای ممکن را ساخته‌اند . این ذرات ریز (diamondoids) "الماس واره" نامیده می‌شود.
این سیم که به اندازه نانو است، بسیار شبیه "molecular LEGO" است و از رشته‌های الماسی که به اتم‌های گوگرد و یا مس چسبیده‌اند ساخته می‌شود.
این روش یگانه‌ای که دانشمندان بکار گرفته‌اند می‌تواند به ساخت پارچه‌هایی که از حرکت، الکتریسیته تولید می‌کنند بیانجامد.
پژوهشگر دانشگاه استنفورد Hao Yan می‌گوید :"ما نشان داده‌ایم که توانایی ساخت سیم‌های رسانا با کوچکترین اندازه‌ی ممکن را داریم.
فرایند این کار، روش ساده‌ی "سنتزِ یک گلدان" است.
ماده‌ها را روی هم می‌ریزید و بعد از نیم ساعت نتیجه می‌گیرید. تقریبا مانند این است که "الماسوارهها" می‌دانند که باید به کدام سو بروند!"
برای به دست آوردن یک دید کلی از آنچه Hao Yan می‌گوید کارتون زیر را تماشا کنید:
در این کارتون می‌بینید که الماس‌واره‌ها‌یی که بطور طبیعی در جریانِ نفت شکل می‌گیرند مانند قفس کوچکی هستند که از کربن و هیدروژن ساخته می‌شوند.
آنها با قدرت، با نیروهای van der Waals forces به سمت یکدیگر جذب می‌شوند. به خاطر همین جاذبه، هر الماس‌واره مانند زنجیر به الماس‌واره‌ی بعدی وصل می‌شود.
هنگامی که این قفس‌ها به یک اتم مس و گوگرد بچسبند، جاذبه‌ی بین الماس واره‌ها ساختاری سیم-مانند را شکل می‌دهد.
پژوهشگر Fei Hua Li می‌گوید این شباهت بسیاری به بلوکهای LEGO دارد که تنها در جهت مشخصی به هم چسبیده می‌شوند و با شکل و اندازه‌هایشان شناخته می‌شوند.
اتم‌های مس و گوگرد موجود در هر ساختارِ بلوکی، به سمت داخل هستند که هسته رسانای سیم را شکل می‌دهند و توده‌ی الماس‌واره هم به سمت بیرن است که پوسته عایق را شکل می‌دهد.
این نخستین بار نیست که پژوهشگران بر روی ساخت نانو وایرِ رسانای الکتریسیته کار می‌کنند. ولی گروه پژوهش می‌گوید که این نانو وایرِ آنها که تنها ۳ اتم پهنا دارد، کوچکترین ساختارِ ساخته‌شده از این گونه است.
در روش‌های ساختِ ساختارهایِ مولکولیِ "خود‌شکل‌گیرنده" پیشین، بالانس‌کردنِ بین نیروهای دافعه و جاذبه برای رسیدن به ساختاری با اندازه مشخص، بسیار دشوار بوده است.
ایده‌آل رسیدن به هسته جامدی با سطح مقطع تنها ۳ اتم بوده است.
این ساختار به اندازه ای که قابلیت‌های بی‌همتایی را به نمایش گذارد، کوچک است. با وجود کوچکی از آنجا که جریان را از خود عبور می‌دهد می‌تواند در برابر نقص یا تغییر شکل تاب آورد"
اکنون پژوهشگران سرگرم آزمایش جایگزینی مواد دیگری به جای مس و گوگرد هستند تا ببینند با همین فناوری چه‌گونه‌های دیگری از نانو سیم ها را می‌توانند بسازند.
نگاه ایشان به کادمیوم، روی، آهن و نقره است - و همچنین در حال آزمایش شکل‌های دیگری از قفس‌ها، مانند کربوران‌ها به جای الماسوارهها هستند.
بسته به اینکه چه مولکولی در هسته‌ی سیم به کار می‌برید، رساناییِ متفاوتی بدست خواهید آورد که روزی کاربردهای گسترده‌ای خواهد یافت – مانند سیم‌هایِ بسیار کوچک برای دستگاه‌های الکتریکی، و یا ماده‌های ابررسانا که به خاطر ساختار مولکولی پیچیده‌ی خود برق را بدون اتلاف گذر می‌دهند.
گزینه دیگر می‌تواند دستگاه‌های انرژیِ پیزوالکتریک باشد، که از جنبش، برق تولید می‌کند. اگربه اندازه نیاز از این نانو‌سیم‌ها به لباس دوخته شود، چقدر می‌توانیم از بار شبکه‌ی برق کم کنیم؟
Melosh می‌گوید: "به وارد شدن این نانوسیم ها در بافت پارچه فکر کنید"
"این روش ابزاری همه کاره به ما می‌دهد که می‌توانیم آن را در بسیاری از ماده‌ها بکار ببریم و شرایطی را تجربه کنیم که به ساخت مواد الکترونیکیِ تنظیم شده‌ای با ویژگی‌هایِ فیزیکیِ جالبی منجر شود.
دستاوردهای این پژوهش در مجله Nature Materials منتشر شده است.
لینک منبع خبر: