تولید نانوادوات الکترونیکی با روشی ارزان

امروزه کمتر لحظه‌ای را می‌توان یافت که از ادوات الکترونیکی استفاده نکرد، برای مثال زمانی که برای رسیدن به مقصد از جی پی اس استفاده می‌کنید و یا تلفن‌همراه شما زنگ می‌زند شما از یک سیستم الکترونیکی استفاده می‌کنید. در این میان همگان انتظار دارند که هر ساله این ادوات از نظر کیفیت بهبود یافته و ابعاد آن کوچکتر شود. برای کوچکتر شدن این ادوات باید ترانزیستورها کوچکتر شوند.

چند دهه است که مهندسان در حال کار روی فرآیندهای کوچک کردن ادوات الکترونیکی هستند. بر طبق قانون مور این کوچکتر سازی به‌ صورت منظمی در حال انجام است. محققان زیادی از جمله «چوابینگ تانگ» از دانشگاه کارولینای جنوبی برای کوچک‌تر شدن این ادوات به تحقیق و مطالعه می‌پردازند.

«تانگ» برای ساخت ادوات به جای استفاده از راهبرد بالا به پایین از راهبرد پایین به بالا استفاده می‌کند، این درحالی است که در حال حاضر در صنعت برای تولید ادوات الکترونیکی از راهبرد بالا به پایین استفاده می‌شود: ابتدا یک سطح صاف از جنس ویفر یا سیلیکون در نظر گرفته شده و سپس با استفاده از نانولیتوگرافی روی آن الگوهایی ایجاد می‌شود.

در راهبرد بالا به پایین باید از الگوهایی نظیر ماسک نوری استفاده کرد. اما این روش هر روز پیچیده‌تر و چالش برانگیزتر می‌شود، دلیل این امر آن است که با کوچکتر شدن ابعاد ادوات الکترونیکی، ساخت الگوهایی با ویژگی‌های کوچکتر دشوار و پرهزینه می‌شود، بویژه اگر ابعاد آن به مقیاس نانومتر برسد. «تانگ» می‌گوید زمانی که ابعاد این قطعات از 500 نانومتر به زیر 30 نانومتر برسد، آن گاه هزینه بالا مانع تولید انبوه این قطعات خواهد شد.

«تانگ» به‌ عنوان یک شیمی‌دان از راهبرد پایین به بالا استفاده می‌کند، او مولکول‌ها را کنار هم قرار داد این مولکول‌ها با انجام یک خودآرایی تبدیل به ساختار و الگویی از پیش تعیین شده می‌شوند. یکی از روش‌هایی که می‌توان در این سیستم به‌ کار گرفت، استفاده از کوپلیمرها است، زنجیره‌ای پلیمری که دارای چند بخش متفاوت از هم هستند.

اگر بخش‌های مختلف این کوپلیمر درست انتخاب شوند، آن گاه در صورت قرار گرفتن روی یک سطح می‌توانند به‌ نحوی تغییر شکل دهند که ساختار و الگویی دلخواه ایجاد شود. در این پژوهش محققان از کوپلیمر پلی اتیلن اکسید و پلی استایرن استفاده کردند تا ساختارهای سیلندری شکل نانومقیاس ایجاد کنند. در این پژوهش حلال تبخیر شده و پس از عملیات حرارتی نانوساختارهایی عاری از نقص ایجاد شدند.