آیا می‌توان محصولاتی با ابعاد میلیمتری ولی خصوصیات نانومتری ساخت؟

خصوصیات نانوساختارها تنها در دنیای نانومتری اتفاق می‌افتد و با افزایش ابعاد ذرات و رسیدن به مقیاس میکرون، این خصوصیات ناپدید می‌شوند.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، اخیرا یک گروه تحقیقات بین‌المللی از کشورهای مختلف، اقدام به تعریف پروژه‌ای کردند که هدف آن تولید محصولات میکرونی و میلیمتری بوده که هنوز ویژگی‌های خاص مقیاس نانو در انها وجود دارد. آژانس پروژه تحقیقات پیشرفته دفاع (DARPA) به منظور پیدا کردن راهی برای استفاده از خصوصیات مواد نانومقیاس در تراشه‌های بزرگتر و میلیمتری و استفاده از مزیت‌های هر دو جهان ( دنیای نانو دنیای میلیمتری) سرمایه‌گذاری‌های گسترده‌ای انجام داده است و قصد دارد این پروژه را با همکاری ده تیم تحقیقاتی دیگر به سرانجام رساند.

مواد در مقیاس نانو دارای خصوصیات الکتریکی و کوانتومی غیرمتعارفی هستند که این خصوصیات در مقیاس میلیمتری که اکثر تراشه‌ها در این مقیاس ساخته می‌شوند، ناپدید می‌شوند. آژانس پروژه تحقیقات پیشرفته دفاع (DARPA) به دنبال پیدا کردن راهی برای استفاده از مزیت‌های هر دو مقیاس هستند: ساخت در مقیاس نانو و بزرگ‌تر کردن آن تا مقیاس‌های میلیمتری کاربردی‌تر.

این آژانس این چالش را برای ده آزمایشگاه در سرتاسر کشور تحت عنوان برنامه "اتم‌ها تا محصول" تعریف کرده است.

در وب‌سایت اتم‌ها تا محصول چنین عنوان شده است: « رفتارهای مقیاس اتمی برای کاربردهای دفاعی بسیار حائز اهمیت هستند که از این جمله می‌توان به رفتار کوانتیده جریان-ولتاژ، کاهش قابل ملاحظه نقطه ذوب و افزایش بسیار در گرمای ویژه اشاره کرد. چالش اصلی حفظ این خصوصیات در ابزارها و سیستم‌های بزرگتر ( چند سانتیمتری) است.»

یکی از پیمانکاران پیشرو در این برنامه آزمایشگاه‌های HRL است. آدام گروس رهبر گروه تحقیقاتی این پروژه می‌گوید: « برای استفاده از مزیت‌های مهندسی نانومقیاس در مقیاس میلیمتری ما با شرکت اینتلیجنت متریال سلوشنز (Intelligent Material Solutions) همکاری خواهیم داشت. پروژه اولیه ما کنترل نور مادون قرمز از طریق تجمع ذرات نانومقیاس و تشکیل محصولات نهایی با ابعاد یک میلیون بار بزرگتر، خواهد بود.»

روش‌های ساخت نانومقیاس متداول همچون فوتولیتوگرافی، اچ‌ کردن (حکاکی) و ترسیب خلا کاهشی وجود دارند اما نمی‌توان از همه آنها برای اهداف این پروژه استفاده کرد. پژوهشگران این پروژه معتقدند که از روش تجمع ساختارهای سه بعدی (اتم به اتم)، ویژگی‌های کوانتومی شگفت‌انگیز در نانومقیاس را در تراشه‌های میلیمتری ایجاد کنند.

گروس می‌افزاید: «ما نشان دادیم که می‌توانیم دو نوع از نانوذرات را برای کنترل نور مادون قرمز در کنار هم قرار دهیم. اولین پروژه ما شامل در کنار هم قرار دادن دو نوع مختلف توری پراش کوچک‌تر از 200 نانومتری و تشکیل مجموعه‌های 210 میکرومتری است که خصوصیات نانومقیاس خود را حفظ کنند.»

این مرحله 12 ماه از برنامه سه ساله را به خود اختصاص داد. مرحله دوم شامل تشکیل مجموعه‌های در ابعاد میلیمتری از این ساختارهای میکرونی است که باید خصوصیات نانومقیاسی خود (همچون اثرات کوانتومی، نقطه ذوب پایین و گرمای ویژه بالا) را حفظ کنند.

HRL یکی از این ده تیم تحقیقاتی است و نه تیم دیگر هر کدام پروژه‌های مختلفی همچون کاربردهای پزشکی را دنبال می‌کنند.

دیگر تیم‌ها که در این پروژه همکاری می‌کنند عبارتند از دانشگاه بوستون، آزمایشگاه دراپر، شرکت امبودی (Embody)، دانشگاه هاروارد، SRI ، دانشگاه نوتردام، شرکت Voxtel ، مرکز تحقیقاتXerox Palo Alto و آزمایشگاه‌های Zyvex .

هر کدام از این سازمان‌ها هدف خاصی در ارتباط با پروژه اتم تا محصول را دنبال می‌کنند به عنوان مثال محققان در شرکت امبودی بر روی نانوفیبرهای کلاژنی کار می‌کنند که می‌توانند عملکرد رباط‌ها را تقلید کرده و از آنها برای بهبود سریع‌تر سربازان استفاده کرد. این محققان امیدوارند که یافته‌های آنها در دنیای ورزش نیز استفاده شوند.

انتهای پیام