کیمیاگری با نور خورشید

نیمه‌ هادی‌، ماده‌ای است که با مقاومت بسیار اندک خود، زمینه انتقال جریان برق با کمترین میزان افت ولتاژ را فراهم می‌آورد.

نیمه‌ هادی‌، ماده‌ای است که با مقاومت بسیار اندک خود، زمینه انتقال جریان برق با کمترین میزان افت ولتاژ را فراهم می‌آورد.

اکنون سال هاست سازندگان بزرگ دنیا از این مواد برای ساخت پردازشگرهای مرکزی و تجهیزات حساس استفاده می کنند تا دقت اندازه گیری و محاسبه را به حد اعلای خود برسانند. ساخت نیمه هادی ها همواره دشوار و بسیار گرانقمیت بوده است، اما دو مهندس علم مواد از دانشگاه واشنگتن با ترکیب تخصص و تجربه شان موفق به تغییر خواص الکترونیکی کلاس جدیدی از مواد فقط با قرار دادن آنها در معرض نور شده اند.

به این ترتیب، آنها روشی بسیار ساده و ارزان قیمت ابداع کرده اند که ساخت نیمه هادی ها را توسعه خواهد داد. پاراگ بانرجی و اسریکانت سینگاماننی به کمک دو نفر از استادان علم مواد و با پشتیبانی مالی مرکز بین المللی پیشرفته انرژی های تجدید پذیر و پایدار( I-CARES) این تحقیقات را به نتیجه رسانده اند. حوزه تخصصی سینگاماننی، ساخت نانو ذرات و بخصوص نانو میله های طلاست و بانرجی هم در حوزه ساخت فیلم های (لایه های) نازک تخصص زیادی دارد. این دو می خواستند ببینند چگونه خواص هر دو ماده هنگامی که با هم ترکیب می شوند، تغییر خواهد کرد.

تیم محققان، نانو میله های طلا را با لایه نازکی از اکسید روی پوشاندند. اکسید روی یکی از مولفه هایی است که برای ایجاد ترکیبات خاص در کرم های ضدآفتاب مورد استفاده قرار می گیرد. هنگام تاباندن نور به این ترکیب، آنها متوجه شدند کامپوزیت از حالت فلزی به حالت نیمه هادی تغییر یافته و به فلزی تبدیل می شود که تا حدی هادی جریان الکتریسیته است.

نیمه هادی ها عموما از سیلیکون ساخته شده و در کامپیوترها و تقریبا تمام دستگاه های الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند. بانرجی می گوید: ما این حالت را سوئیچ از حالت فلز به حالت نیمه هادی نامگذاری کرده ایم. این یک نتیجه بسیار مهیج است، چرا که می تواند به ایجاد فرصت های مناسبی در زمینه تولید انواع حسگرها و ابزارهای مختلف منجر شود. او می گوید زمانی که نانو میله های طلا در معرض نور قرار گرفت، الکترون های داخل طلا تحریک و جذب لایه نازک اکسیدروی شد؛ ترکیب از حالت فلزی به حالت نیمه هادی تبدیل و قابلیت هدایت الکتریسیته را به دست می آورد. محققان در طول این آزمایش دریافتند هرچه لایه اکسیدروی نازک تر باشد، پاسخ بهتری دریافت می شود و میزان رسانایی بالاتر می رود. هرچه لایه ضخیم تر باشد بیشتر از حالت مطلوب دور می شویم، اما چقدر نازک؟ حدود ده نانومتر یا ده میلیاردم متر.

بانرجی معتقد است اگر مکانیسم هدایت بار الکتریکی را بهتر درک کنیم، می توانیم به کاربردهای آن نیز در بخش های مختلف بیندیشیم. او می گوید پس از این تحقیق فرصت هایی برای رسیدن به حسگرهایی با حساسیت بسیار بالا مانند چشم های الکترونیکی به وجود آمده است. ما اکنون به دنبال آن هستیم بدانیم آیا تابش نورهای مختلفی مانند نور آبی، قرمز یا سبز به این ترکیب باعث ایجاد واکنش های متفاوت می شود یا خیر. بعلاوه ممکن است همین تکنولوژی را بتوان در مورد سلول های خورشیدی استفاده کرد.

spacemart

مترجم: آتنا حسن آبادی