الأسلاك النانوية

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 23 صور
الموسوعة الحرة
سلك نانوي بلوري من سيلينيد القصدير مكون من ذرتين × 2 ينمو داخل أنبوب نانوي كربوني أحادي الجدار (قطر الأنبوب ≈1 نانومتر). [1]
جزء من سلسلة مقالات حول
الالكترونيات النانوية
إلكترونيات الجزيء الواحد
الإلكترونيات النانوية ذات الحالة الصلبة
النهج ذات الصلة
البوابات
رمز بوابة الالكترونيات
  • ف
  • ت
  • هـ

السلك النانوي هو بنية نانوية على شكل سلك يبلغ قطره حوالي نانومتر (10 −9  م). وبشكل عام، يمكن تعريف الأسلاك النانوية بأنها هياكل ذات سمك أو قطر مقيد بعشرات النانومتر أو أقل وطول غير مقيد. وعلى هذه المقاييس، تكون التأثيرات الميكانيكية الكمومية مهمة - وهو ما أدى إلى صياغة مصطلح " الأسلاك الكمومية ".

هناك العديد من الأنواع المختلفة من الأسلاك النانوية، بما في ذلك الموصلية الفائقة (مثل YBCO [2] )، والمعدنية ( مثل Ni ، Pt ، Au ، Ag )، وشبه الموصلة (مثل أسلاك السيليكون النانوية (SiNWs) ، و InP ، و GaN )، والعازلة (مثل SiO2 ، TiO2 ).

تتكون الأسلاك النانوية الجزيئية من وحدات جزيئية متكررة إما عضوية (مثل DNA ) أو غير عضوية (مثل Mo 6 S 9− x I x ).

صفات

صورة مجهر إلكتروني عالي الدقة مفلترة بالضوضاء لسلك نانوي شديد الصلابة من تيلوريد الزئبق مدمج أسفل المسام المركزية لأنبوب نانوي أحادي الجدار. كما تصاحب الصورة محاكاة للبنية البلورية [3]

تتميز الأسلاك النانوية النموذجية بنسب أبعاد (نسبة الطول إلى العرض) تبلغ 1000 أو أكثر. وعلى هذا النحو، غالبًا ما يشار إليها باسم المواد أحادية البعد (1-D). تتمتع الأسلاك النانوية بالعديد من الخصائص المثيرة للاهتمام التي لا تُرى في المواد السائبة أو ثلاثية الأبعاد (ثلاثية الأبعاد). وذلك لأن الإلكترونات في الأسلاك النانوية محصورة كميًا جانبيًا وبالتالي تشغل مستويات طاقة مختلفة عن الاستمرارية التقليدية لمستويات الطاقة أو النطاقات الموجودة في المواد السائبة.

إن إحدى نتائج هذا الاحتجاز الكمي في الأسلاك النانوية هي أنها تظهر قيمًا منفصلة للتوصيل الكهربائي . تنشأ مثل هذه القيم المنفصلة من قيد ميكانيكي كمي على عدد قنوات النقل الإلكترونية على مقياس النانومتر، وغالبًا ما تكون مساوية تقريبًا لمضاعفات عددية صحيحة لكمية التوصيل :

هذه الموصلية تساوي ضعف مقلوب وحدة المقاومة التي تسمى ثابت فون كليتزنج ، R K  = 25 812 .807 45 ... Ω ، [4] تم تعريفها على أنها R K = h / e 2 وتم تسميتها على اسم كلاوس فون كليتزينج ، مكتشف تأثير هول الكمومي الصحيح .

تشمل أمثلة الأسلاك النانوية الأسلاك النانوية الجزيئية غير العضوية (Mo 6 S 9− x I x و Li 2 Mo 6 Se 6 )، والتي يمكن أن يبلغ قطرها 0.9 نانومتر وطولها مئات الميكرومتر. وتستند الأمثلة المهمة الأخرى إلى أشباه الموصلات مثل InP و Si و GaN وما إلى ذلك، أو العوازل (مثل SiO 2 و TiO 2 )، أو المعادن (مثل Ni و Pt).

هناك العديد من التطبيقات حيث قد تصبح الأسلاك النانوية مهمة في الأجهزة الإلكترونية والبصرية الإلكترونية والنانوية الكهروميكانيكية، كمضافات في المركبات المتقدمة، للوصلات المعدنية في الأجهزة الكمومية النانوية، كباعثات مجال وكأسلاك لأجهزة الاستشعار النانوية الجزيئية الحيوية.

توليف

صورة مجهر مسح إلكتروني لهياكل غير متجانسة من الأسلاك النانوية المتراكبة المزروعة من جسيمات نانوية ذهبية محفزة

هناك طريقتان أساسيتان لتصنيع الأسلاك النانوية: من أعلى إلى أسفل ومن أسفل إلى أعلى . يقلل النهج من أعلى إلى أسفل قطعة كبيرة من المادة إلى قطع صغيرة، من خلال وسائل مختلفة مثل الطباعة الحجرية ، [5] [6] الطحن أو الأكسدة الحرارية . يقوم النهج من أسفل إلى أعلى بتصنيع الأسلاك النانوية من خلال الجمع بين الذرات المتوافقة المكونة . تستخدم معظم تقنيات التصنيع نهجًا من أسفل إلى أعلى. غالبًا ما يتبع التصنيع الأولي عبر أي من الطريقتين خطوة معالجة حرارية للأسلاك النانوية ، والتي غالبًا ما تنطوي على شكل من أشكال الأكسدة ذاتية التحديد، لضبط حجم ونسبة أبعاد الهياكل. [7] بعد التصنيع من أسفل إلى أعلى، يمكن دمج الأسلاك النانوية باستخدام تقنيات الالتقاط والوضع. [8]

تستخدم عملية إنتاج الأسلاك النانوية العديد من التقنيات المعملية الشائعة، بما في ذلك التعليق والترسيب الكهروكيميائي والترسيب البخاري ونمو VLS . تتيح تقنية مسار الأيونات نمو أسلاك نانوية متجانسة ومجزأة حتى قطر 8 نانومتر. نظرًا لأن معدل أكسدة الأسلاك النانوية يتم التحكم فيه عن طريق القطر، فغالبًا ما يتم تطبيق خطوات الأكسدة الحرارية لضبط شكلها.

تعليق

السلك النانوي المعلق هو سلك يتم إنتاجه في حجرة ذات فراغ عالي مثبتة عند الأطراف الطولية. يمكن إنتاج الأسلاك النانوية المعلقة من خلال:

  • النقش الكيميائي لسلك أكبر
  • قصف سلك أكبر، عادةً بأيونات عالية الطاقة
  • غرس طرف المجهر النفقي في سطح المعدن بالقرب من نقطة انصهاره، ثم سحبه

نمو VLS

التقنية الشائعة لإنشاء أسلاك نانوية هي طريقة البخار والسائل والصلب (VLS)، والتي تم الإبلاغ عنها لأول مرة بواسطة Wagner و Ellis في عام 1964 لشعيرات السيليكون بأقطار تتراوح من مئات النانومتر إلى مئات الميكرومتر. [9] يمكن لهذه العملية إنتاج أسلاك نانوية بلورية عالية الجودة من العديد من المواد شبه الموصلة، على سبيل المثال، يمكن أن تتمتع أسلاك السيليكون النانوية أحادية البلورة المزروعة باستخدام VLS ذات الأسطح الملساء بخصائص ممتازة، مثل المرونة الكبيرة للغاية. [10] تستخدم هذه الطريقة مادة مصدرية إما من جزيئات مخففة بالليزر أو غاز تغذية مثل السيلان .

يتطلب تخليق VLS محفزًا. بالنسبة للأسلاك النانوية، فإن أفضل المحفزات هي مجموعات نانوية من المعدن السائل (مثل الذهب ) ، والتي يمكن تجميعها ذاتيًا من فيلم رقيق عن طريق إزالة الرطوبة ، أو شراؤها في شكل غرواني وترسيبها على ركيزة.

يدخل المصدر إلى هذه العناقيد النانوية ويبدأ في تشبعها. وعند الوصول إلى التشبع الفائق، يتصلب المصدر وينمو للخارج من العناقيد النانوية. يمكن ببساطة إيقاف تشغيل المصدر لضبط الطول النهائي للسلك النانوي. يمكن أن يؤدي تبديل المصادر أثناء مرحلة النمو إلى إنشاء أسلاك نانوية مركبة ذات شبكات فائقة من المواد المتناوبة. على سبيل المثال، تسمح طريقة تسمى ENGRAVE (نمو ومظهر الأسلاك النانوية المشفرة من خلال VLS والنقش) [11] طورها مختبر Cahoon في UNC-Chapel Hill بالتحكم في الشكل على نطاق النانومتر من خلال التعديل السريع للمنشطات في الموقع .

يؤدي تفاعل الطور البخاري أحادي الخطوة عند درجة حرارة مرتفعة إلى تخليق أسلاك نانوية غير عضوية مثل Mo 6 S 9− x I x . ومن وجهة نظر أخرى، فإن هذه الأسلاك النانوية عبارة عن بوليمرات عنقودية .

على غرار تخليق VLS، يتم تخليق VSS (بخار- صلب- صلب) للأسلاك النانوية (NWs) من خلال التحلل الحراري لمادة أولية من السيليكون (عادةً فينيل سيلان). وعلى عكس VLS، تظل البذرة التحفيزية في حالة صلبة عند تعرضها لعملية التلدين في درجات حرارة عالية للركيزة. يستخدم هذا النوع من التخليق على نطاق واسع لتخليق أسلاك نانوية من السيليسيد/الجيرمانيد المعدنية من خلال سبيكة VSS بين ركيزة نحاسية ومادة أولية من السيليكون/الجيرمانيوم.

تركيب مرحلة الحل

يشير مصطلح التخليق في الطور المحلول إلى التقنيات التي تنمي الأسلاك النانوية في المحلول. ويمكنها إنتاج أسلاك نانوية من أنواع عديدة من المواد. ويتميز التخليق في الطور المحلول بأنه يمكنه إنتاج كميات كبيرة جدًا، مقارنة بالطرق الأخرى. وفي إحدى التقنيات، التخليق متعدد الول ، يكون الإيثيلين جليكول مذيبًا وعامل اختزال. وهذه التقنية متعددة الاستخدامات بشكل خاص في إنتاج أسلاك نانوية من الذهب، [12] والرصاص، والبلاتين، والفضة.

يمكن استخدام طريقة نمو السائل-السائل-الصلب فوق الحرج [13] [14] لتصنيع أسلاك نانوية شبه موصلة، على سبيل المثال، Si وGe. باستخدام بلورات نانوية معدنية كبذور، [15] يتم تغذية سلائف السيليكون والجيرمانيوم العضوية المعدنية في مفاعل مملوء بمذيب عضوي فوق حرج، مثل التولوين . يؤدي التحلل الحراري إلى تحلل السلائف، مما يسمح بإطلاق السيليكون أو الجرمانيوم، والذوبان في بلورات نانوية معدنية. مع إضافة المزيد من المذاب شبه الموصل من الطور فوق الحرج (بسبب تدرج التركيز)، تترسب بلورة صلبة، وينمو سلك نانوي أحادي المحور من بذرة البلورة النانوية.

التجميع الذاتي المستحث بواسطة الجسر السائل

تم تشكيل أسلاك بروتينية نانوية في حرير العنكبوت عن طريق دحرجة قطرة من محلول حرير العنكبوت فوق بنية عمود فائقة الكراهية للماء. [16] [17]

النمو غير التحفيزي

المراقبة الموضعية لنمو الأسلاك النانوية CuO

يتم تفسير الغالبية العظمى من آليات تكوين الأسلاك النانوية من خلال استخدام الجسيمات النانوية المحفزة، والتي تدفع نمو الأسلاك النانوية والتي يتم إضافتها عمدًا أو يتم توليدها أثناء النمو. ومع ذلك، يمكن أيضًا زراعة الأسلاك النانوية بدون مساعدة المحفزات، مما يعطي ميزة الأسلاك النانوية النقية ويقلل من عدد الخطوات التكنولوجية. كانت آليات نمو الأسلاك النانوية (أو الشعيرات) بدون محفزات معروفة منذ الخمسينيات. [18]

أبسط الطرق للحصول على أسلاك نانوية من أكسيد المعدن تستخدم التسخين العادي للمعادن، على سبيل المثال، يمكن تسخين الأسلاك المعدنية بالبطارية عن طريق تسخين جول في الهواء [19] ويمكن القيام بذلك بسهولة في المنزل. تم تفسير تكوين الأسلاك النانوية التلقائية بالطرق غير الحفزية من خلال الخلع الموجود في اتجاهات محددة [20] [21] أو تباين نمو الوجوه البلورية المختلفة . وفي الآونة الأخيرة، بعد تقدم المجهر، تم إثبات نمو الأسلاك النانوية المدفوع بخلع اللولب [22] [23] أو الحدود التوأم [24] . تُظهر الصورة الموجودة على اليمين نمو طبقة ذرية واحدة على طرف سلك نانوي من أكسيد النحاس، لوحظ بواسطة مجهر TEM في الموقع أثناء التخليق غير الحفزي للأسلاك النانوية.

يمكن أن تتشكل الأسلاك النانوية على نطاق ذري أيضًا بشكل منظم ذاتيًا تمامًا دون الحاجة إلى عيوب. على سبيل المثال، تتشكل أسلاك نانوية من السيليسيد الأرضي النادر (RESi 2 ) بعرض وارتفاع بضعة نانومترات وطول عدة 100 نانومتر على ركائز السيليكون ( 001 ) المغطاة بطبقة أحادية فرعية من معدن أرضي نادر ثم يتم معالجتها بالصهر. [25] تحصر الأبعاد الجانبية للأسلاك النانوية الإلكترونات بطريقة تجعل النظام يشبه المعدن أحادي البعد (شبه أحادي البعد). [26] تتشكل أسلاك نانوية معدنية من RESi 2 على السيليكون ( hhk ) أيضًا. يسمح هذا النظام بضبط الأبعاد بين ثنائي الأبعاد وأحادي البعد من خلال التغطية وزاوية إمالة الركيزة. [27]

تركيب أسلاك نانوية معدنية باستخدام قالب DNA

إن أحد المجالات الناشئة هو استخدام خيوط الحمض النووي كسقالات لتخليق الأسلاك النانوية المعدنية. يتم التحقيق في هذه الطريقة لكل من تخليق الأسلاك النانوية المعدنية في المكونات الإلكترونية وتطبيقات الاستشعار البيولوجي، حيث تسمح بتحويل خيط الحمض النووي إلى سلك نانوي معدني يمكن اكتشافه كهربائيًا. عادةً، يتم تمديد خيوط الحمض النووي أحادي السلسلة، وبعد ذلك يتم تزيينها بجسيمات نانوية معدنية تم إضفاء وظائف عليها باستخدام خيوط الحمض النووي أحادي السلسلة التكميلية القصيرة. [28] [29] [30] [31]

طباعة حجرية بظلال محددة بالتشققات

تم مؤخرًا الإبلاغ عن طريقة بسيطة لإنتاج أسلاك نانوية ذات أشكال هندسية محددة باستخدام الطباعة الضوئية التقليدية. [32] في هذا النهج، تُستخدم الطباعة الضوئية لتوليد فجوات نانوية باستخدام تكوين الشقوق المتحكم فيه. [33] تُستخدم هذه الفجوات النانوية بعد ذلك كقناع ظل لتوليد أسلاك نانوية فردية بأطوال وأحجام دقيقة. تسمح هذه التقنية بإنتاج أسلاك نانوية فردية يقل عرضها عن 20 نانومتر بطريقة قابلة للتطوير من عدة مواد معدنية وأكسيد معدني.

الفيزياء

الموصلية

صورة مجهر مسح إلكتروني لسلك نيكل مقاس 15 ميكرومتر

تتنبأ عدة أسباب فيزيائية بأن موصلية الأسلاك النانوية ستكون أقل بكثير من موصلية المادة السائبة المقابلة. أولاً، هناك تشتت من حدود الأسلاك، والذي سيكون تأثيره كبيرًا جدًا كلما كان عرض السلك أقل من متوسط ​​المسار الحر للإلكترونات الحرة للمادة السائبة. في النحاس، على سبيل المثال، يبلغ متوسط ​​المسار الحر 40 نانومتر. ستختصر الأسلاك النانوية النحاسية التي يقل عرضها عن 40 نانومتر متوسط ​​المسار الحر إلى عرض السلك. تتمتع الأسلاك النانوية الفضية بموصلية كهربائية وحرارية مختلفة جدًا عن الفضة السائبة. [34]

تظهر الأسلاك النانوية أيضًا خصائص كهربائية غريبة أخرى بسبب حجمها. على عكس أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد، والتي يمكن أن تندرج حركة الإلكترونات فيها تحت نظام النقل الباليستي (أي أن الإلكترونات يمكن أن تنتقل بحرية من قطب كهربائي إلى آخر)، تتأثر موصلية الأسلاك النانوية بشدة بتأثيرات الحافة. ​​تأتي تأثيرات الحافة من الذرات الموجودة على سطح السلك النانوي والتي لا ترتبط بشكل كامل بالذرات المجاورة مثل الذرات الموجودة داخل كتلة السلك النانوي. غالبًا ما تكون الذرات غير المرتبطة مصدرًا للعيوب داخل السلك النانوي، وقد تتسبب في توصيل السلك النانوي للكهرباء بشكل أسوأ من المادة السائبة. مع انكماش حجم السلك النانوي، تصبح الذرات السطحية أكثر عددًا مقارنة بالذرات الموجودة داخل السلك النانوي، وتصبح تأثيرات الحافة أكثر أهمية .

تُوصَف الموصلية في السلك النانوي بأنها مجموع النقل عبر قنوات منفصلة ، ​​ولكل منها دالة موجية إلكترونية مختلفة عمودية على السلك. وكلما كان السلك أنحف، كان عدد القنوات المتاحة لنقل الإلكترونات أقل. ونتيجة لذلك، فإن الأسلاك التي يبلغ عرضها ذرة واحدة أو بضع ذرات فقط تظهر كمية الموصلية: أي أن الموصلية يمكن أن تتخذ قيمًا منفصلة فقط تكون مضاعفات لكمية الموصلية G 0 = 2 e 2 / h (حيث e هي الشحنة الأولية و h هو ثابت بلانك ) (انظر أيضًا تأثير هول الكمي ). وقد لوحظت هذه الكمية من خلال قياس موصلية سلك نانوي معلق بين قطبين كهربائيين أثناء سحبه بشكل تدريجي لفترة أطول: مع انخفاض قطره، تقل موصليته بشكل تدريجي وتتوافق الهضاب تقريبًا مع مضاعفات G 0. [35] [36 ]

تكون كمية التوصيل أكثر وضوحًا في أشباه الموصلات مثل Si أو GaAs مقارنة بالمعادن، بسبب كثافة الإلكترونات المنخفضة والكتلة الفعالة المنخفضة. يمكن ملاحظة ذلك في زعانف السيليكون بعرض 25 نانومتر، وينتج عن ذلك زيادة في جهد العتبة . من الناحية العملية، يعني هذا أن MOSFET مع زعانف السيليكون النانوية هذه، عند استخدامها في التطبيقات الرقمية، ستحتاج إلى جهد بوابة (تحكم) أعلى لتشغيل الترانزستور. [37]

اللحام

لدمج تقنية الأسلاك النانوية في التطبيقات الصناعية، طور الباحثون في عام 2008 طريقة لحام الأسلاك النانوية معًا: يتم وضع سلك نانوي معدني قابل للتضحية بجوار أطراف القطع المراد توصيلها (باستخدام معالجات المجهر الإلكتروني الماسح )؛ ثم يتم تطبيق تيار كهربائي، والذي يدمج أطراف الأسلاك. تعمل هذه التقنية على دمج الأسلاك التي يصل حجمها إلى 10 نانومتر. [38]

بالنسبة للأسلاك النانوية التي يقل قطرها عن 10 نانومتر، فإن تقنيات اللحام الحالية، والتي تتطلب التحكم الدقيق في آلية التسخين والتي قد تؤدي إلى احتمالية التلف، لن تكون عملية. اكتشف العلماء مؤخرًا أن الأسلاك النانوية الذهبية فائقة الرقة أحادية البلورة التي يبلغ قطرها ≈ 3-10 نانومتر يمكن "لحامها على البارد" معًا في غضون ثوانٍ عن طريق التلامس الميكانيكي وحده، وتحت ضغوط منخفضة بشكل ملحوظ (على عكس عملية اللحام البارد على نطاق واسع ومتناهي الصغر). [39] تكشف المجهر الإلكتروني النافذ عالي الدقة والقياسات الموضعية أن اللحامات مثالية تقريبًا، بنفس اتجاه البلورة والقوة والتوصيل الكهربائي مثل بقية الأسلاك النانوية. تُعزى الجودة العالية للحام إلى أبعاد العينة النانوية وآليات التعلق الموجهة والانتشار السطحي السريع بمساعدة ميكانيكية . كما تم إثبات اللحامات النانوية بين الذهب والفضة، والأسلاك النانوية الفضية (بأقطار ≈ 5-15 نانومتر) في درجة حرارة الغرفة تقريبًا، مما يشير إلى أن هذه التقنية قد تكون قابلة للتطبيق بشكل عام على الأسلاك النانوية المعدنية فائقة الرقة. بالاقتران مع تقنيات التصنيع النانوي والميكرو الأخرى، [40] [41] من المتوقع أن يكون للحام البارد تطبيقات محتملة في التجميع من الأسفل إلى الأعلى في المستقبل للهياكل النانوية المعدنية أحادية البعد.

الخواص الميكانيكية

محاكاة تكسير الأسلاك النانوية

ازدهرت دراسة ميكانيكا الأسلاك النانوية منذ ظهور المجهر الذري للقوة (AFM)، والتقنيات المرتبطة به والتي مكنت من الدراسة المباشرة لاستجابة السلك النانوي للحمل المطبق. [42] على وجه التحديد، يمكن تثبيت السلك النانوي من أحد الطرفين، وإزاحة الطرف الحر بواسطة طرف المجهر الذري للقوة. في هندسة الكابولي هذه، يكون ارتفاع المجهر الذري للقوة معروفًا بدقة، وتكون القوة المطبقة معروفة بدقة. يسمح هذا ببناء منحنى القوة مقابل الإزاحة، والذي يمكن تحويله إلى منحنى إجهاد مقابل إجهاد إذا كانت أبعاد السلك النانوي معروفة. من منحنى الإجهاد والإجهاد، يمكن اشتقاق الثابت المرن المعروف باسم معامل يونج ، بالإضافة إلى الصلابة ودرجة التصلب بالإجهاد .

معامل يونغ

يوفر منحنى الإجهاد والانفعال جميع الخصائص الميكانيكية ذات الصلة بما في ذلك؛ معامل الشد، وقوة الخضوع، وقوة الشد القصوى، وقوة الكسر

تم الإبلاغ عن المكون المرن لمنحنى الإجهاد والانفعال الموصوف بواسطة معامل يونغ للأسلاك النانوية، ومع ذلك فإن معامل الانفعال يعتمد بشدة على البنية الدقيقة. وبالتالي فإن الوصف الكامل لاعتماد معامل الانفعال على القطر غير موجود. من الناحية التحليلية، تم تطبيق ميكانيكا المتصل لتقدير اعتماد معامل الانفعال على القطر: في الشد، حيث هو معامل الكتلة، هو سمك طبقة الغلاف التي يعتمد فيها معامل الانفعال على السطح ويختلف عن الكتلة، هو معامل السطح، و هو القطر. [42] تشير هذه المعادلة إلى أن معامل الانفعال يزداد مع انخفاض القطر. ومع ذلك، فقد تنبأت طرق حسابية مختلفة مثل ديناميكيات الجزيئات بأن معامل الانفعال يجب أن ينخفض ​​مع انخفاض القطر.

تجريبيًا، ثبت أن الأسلاك النانوية الذهبية لها معامل يونغ الذي لا يعتمد على القطر فعليًا. [43] وبالمثل، تم تطبيق البصمة النانوية لدراسة معامل الأسلاك النانوية الفضية، ومرة ​​أخرى وجد أن معامل المرونة هو 88 جيجاباسكال، وهو مشابه جدًا لمعامل مرونة الفضة السائبة (85 جيجاباسكال) [44] أظهرت هذه الأعمال أن الاعتماد على معامل المرونة المحدد تحليليًا يبدو أنه مكبوت في عينات الأسلاك النانوية حيث يشبه الهيكل البلوري إلى حد كبير هيكل النظام السائب.

على النقيض من ذلك، تمت دراسة الأسلاك النانوية الصلبة المصنوعة من السيليكون، وتبين أن لها معامل مرونة متناقص مع القطر [45]. أبلغ مؤلفو هذا العمل عن معامل مرونة سيليكون يبلغ نصف القيمة الإجمالية، ويقترحون أن كثافة العيوب النقطية، أو فقدان القياس الكيميائي قد يفسر هذا الاختلاف.

قوة الخضوع

يوصف المكون البلاستيكي لمنحنى إجهاد الانفعال (أو بشكل أكثر دقة بداية اللدونة) بقوة الخضوع . تزداد قوة المادة عن طريق تقليل عدد العيوب في المادة الصلبة، وهو ما يحدث بشكل طبيعي في المواد النانوية حيث يتم تقليل حجم المادة الصلبة. عندما يتقلص السلك النانوي إلى خط واحد من الذرات، يجب أن تزداد القوة نظريًا حتى تصل إلى قوة الشد الجزيئية. [42] وُصفت الأسلاك النانوية الذهبية بأنها "ذات قوة فائقة" بسبب الزيادة الشديدة في قوة الخضوع، والتي تقترب من القيمة النظرية لـ E / 10. [43] تم تحديد هذه الزيادة الهائلة في الخضوع على أنها ترجع إلى عدم وجود خلع في المادة الصلبة. بدون حركة الخلع، تعمل آلية "تجويع الخلع". وبالتالي يمكن للمادة أن تتعرض لضغوط هائلة قبل أن تصبح حركة الخلع ممكنة، ثم تبدأ في التصلب بالإجهاد. ولهذه الأسباب، تم استخدام الأسلاك النانوية (التي تم وصفها تاريخيًا باسم "الشوارب") على نطاق واسع في المواد المركبة لزيادة القوة الكلية للمادة. [42] وعلاوة على ذلك، لا تزال الأسلاك النانوية قيد الدراسة بنشاط، مع إجراء أبحاث تهدف إلى ترجمة الخصائص الميكانيكية المحسنة إلى أجهزة جديدة في مجالات MEMS أو NEMS .

التطبيقات الممكنة

الأجهزة الإلكترونية

نتيجة المحاكاة الذرية لتكوين قناة عكسية (كثافة الإلكترون) والوصول إلى جهد العتبة (IV) في MOSFET من الأسلاك النانوية. لاحظ أن جهد العتبة لهذا الجهاز يقع حول 0.45 فولت

تم اقتراح استخدام الأسلاك النانوية كترانزستورات MOSFET ( ترانزستورات تأثير المجال MOS ). تُستخدم ترانزستورات MOS على نطاق واسع كعناصر بناء أساسية في الدوائر الإلكترونية اليوم. [46] [47] وكما تنبأ قانون مور ، فإن أبعاد ترانزستورات MOS تتقلص إلى أصغر وأصغر في نطاق النانو. أحد التحديات الرئيسية لبناء ترانزستورات MOS النانوية المستقبلية هو ضمان التحكم الجيد في البوابة على القناة. بشكل عام، فإن وجود بوابة أوسع نسبيًا لطول الترانزستور الإجمالي يوفر تحكمًا أكبر في البوابة. لذلك، فإن نسبة العرض إلى الارتفاع العالية للأسلاك النانوية تسمح بالتحكم الجيد في البوابة.

نظرًا لبنيتها أحادية البعد ذات الخصائص البصرية غير العادية، فإن الأسلاك النانوية ذات أهمية للأجهزة الكهروضوئية. [48] وبالمقارنة مع نظيراتها السائبة، فإن الخلايا الشمسية النانوية أقل حساسية للشوائب بسبب إعادة التركيب السائب، وبالتالي يمكن استخدام رقائق السيليكون ذات النقاء الأقل لتحقيق كفاءة مقبولة، مما يؤدي إلى تقليل استهلاك المواد. [49]

بعد بناء وصلات pn باستخدام الأسلاك النانوية، كانت الخطوة المنطقية التالية هي بناء بوابات منطقية . من خلال ربط العديد من وصلات pn معًا، تمكن الباحثون من إنشاء أساس جميع الدوائر المنطقية: تم بناء بوابات AND و OR و NOT من تقاطعات أسلاك نانوية شبه موصلة.

في أغسطس 2012، أبلغ الباحثون عن بناء أول بوابة NAND من أسلاك السيليكون النانوية غير المشوبة. وهذا يتجنب مشكلة كيفية تحقيق التشويب الدقيق للدوائر النانوية التكميلية، والتي لم يتم حلها بعد. لقد تمكنوا من التحكم في حاجز شوتكي لتحقيق اتصالات منخفضة المقاومة عن طريق وضع طبقة من السيليكون في واجهة المعدن والسيليكون. [50]

من الممكن أن تكون عمليات عبور الأسلاك النانوية شبه الموصلة مهمة لمستقبل الحوسبة الرقمية. ورغم وجود استخدامات أخرى للأسلاك النانوية بخلاف هذه الاستخدامات، فإن الاستخدامات الوحيدة التي تستفيد فعليًا من الفيزياء في نظام النانومتر هي الإلكترونية. [51]

بالإضافة إلى ذلك، يتم دراسة الأسلاك النانوية أيضًا لاستخدامها كموجات باليستية فوتونية كوصلات في صفائف منطق الفوتون ذات النقاط الكمومية /آبار التأثير الكمومي. تنتقل الفوتونات داخل الأنبوب، وتنتقل الإلكترونات على الغلاف الخارجي.

عندما يتقاطع سلكان نانويان يعملان كموجهين للفوتونات فإن المفصل بينهما يعمل كنقطة كمية .

توفر الأسلاك النانوية الموصلة إمكانية ربط كيانات على مستوى جزيئي في حاسوب جزيئي. ويجري حاليًا البحث في تشتت الأسلاك النانوية الموصلة في بوليمرات مختلفة لاستخدامها كأقطاب كهربائية شفافة لشاشات العرض المسطحة المرنة.

نظرًا لارتفاع معامل يونغ الخاص بها ، يتم البحث في استخدامها في تحسين المركبات ميكانيكيًا. نظرًا لأن الأسلاك النانوية تظهر في حزم، فقد يتم استخدامها كمضافات احتكاكية لتحسين خصائص الاحتكاك وموثوقية المحولات والمحركات الإلكترونية.

نظرًا لنسبة أبعادها العالية، فإن الأسلاك النانوية مناسبة أيضًا للتلاعب بالكهرباء الكهربية ، [52] [53] [54] والذي يوفر نهجًا منخفض التكلفة من الأسفل إلى الأعلى لدمج أسلاك أكسيد المعادن العازلة المعلقة في الأجهزة الإلكترونية مثل أجهزة استشعار الأشعة فوق البنفسجية وبخار الماء والإيثانول. [55]

بسبب نسبة السطح إلى الحجم الكبيرة، يتم تسهيل التفاعلات الفيزيائية والكيميائية على سطح الأسلاك النانوية. [56]

أجهزة ذات أسلاك نانوية مفردة لاستشعار الغازات والمواد الكيميائية

تجعل نسبة العرض إلى الارتفاع العالية للأسلاك النانوية هذه البنى النانوية مناسبة للاستشعار الكهروكيميائي مع إمكانية الحساسية القصوى. أحد التحديات التي تواجه استخدام الأسلاك النانوية في المنتجات التجارية يتعلق بعزل الأسلاك النانوية ومعالجتها ودمجها في دائرة كهربائية عند استخدام نهج الالتقاط والوضع التقليدي واليدوي، مما يؤدي إلى إنتاجية محدودة للغاية. تسمح التطورات الأخيرة في طرق تصنيع الأسلاك النانوية الآن بالإنتاج المتوازي لأجهزة أسلاك نانوية مفردة ذات تطبيقات مفيدة في الكيمياء الكهربائية والفوتونيات والاستشعار بالغاز والبيولوجيا. [32]

ليزرات النانو

ليزرات النانو لنقل المعلومات بسرعة فائقة في نبضات ضوئية

ليزرات النانو هي ليزرات بمقياس النانو مع إمكانية استخدامها كوصلات بصرية واتصالات بيانات بصرية على الشريحة. ليزرات النانو مصنوعة من هياكل غير متجانسة من أشباه الموصلات III-V، حيث يسمح معامل الانكسار العالي بفقدان بصري منخفض في قلب السلك النانوي. ليزرات النانو هي ليزرات دون الطول الموجي لا يتجاوز طولها بضع مئات من النانومتر. [57] [58] ليزرات النانو هي تجاويف مرنان فابري-بيرو محددة بالجوانب النهائية للسلك ذات الانعكاسية العالية، وقد أظهرت التطورات الأخيرة معدلات تكرار أكبر من 200 جيجاهرتز مما يوفر إمكانيات للاتصالات على مستوى الشريحة البصرية. [59] [60]

استشعار البروتينات والمواد الكيميائية باستخدام أسلاك أشباه الموصلات النانوية

بطريقة مماثلة لأجهزة FET حيث يتم التحكم في تعديل التوصيل (تدفق الإلكترونات / الثقوب) في أشباه الموصلات، بين أطراف الإدخال (المصدر) والإخراج (الصرف)، عن طريق تغير الجهد الكهروستاتيكي (بوابة القطب الكهربائي) لحاملات الشحنة في قناة توصيل الجهاز، تعتمد منهجية Bio/Chem-FET على اكتشاف التغيير المحلي في كثافة الشحنة، أو ما يسمى "تأثير المجال"، الذي يميز حدث التعرف بين جزيء الهدف ومستقبل السطح.

يؤثر هذا التغيير في الجهد السطحي على جهاز Chem-FET تمامًا كما يفعل جهد "البوابة"، مما يؤدي إلى تغيير يمكن اكتشافه وقياسه في توصيل الجهاز. عندما يتم تصنيع هذه الأجهزة باستخدام أسلاك نانوية شبه موصلة كعنصر ترانزستور، فإن ارتباط نوع كيميائي أو بيولوجي بسطح المستشعر يمكن أن يؤدي إلى استنفاد أو تراكم حاملات الشحنة في "الجزء الأكبر" من السلك النانوي ذي القطر النانوي أي (المقطع العرضي الصغير المتاح لقنوات التوصيل). علاوة على ذلك، يكون السلك، الذي يعمل كقناة توصيل قابلة للضبط، على اتصال وثيق ببيئة الاستشعار للهدف، مما يؤدي إلى وقت استجابة قصير، جنبًا إلى جنب مع أوامر من الحجم زيادة في حساسية الجهاز نتيجة لنسبة S/V الضخمة للأسلاك النانوية.

في حين تم استخدام العديد من المواد شبه الموصلة غير العضوية مثل السيليكون والجيرمانيوم وأكاسيد المعادن (مثل In2O3 و SnO2 و ZnO وما إلى ذلك) لإعداد الأسلاك النانوية، فإن السيليكون هو عادةً المادة المفضلة عند تصنيع أجهزة الاستشعار الكيميائية/الحيوية القائمة على ترانزستور تأثير المجال النانوي. [61]

تتضمن العديد من الأمثلة على استخدام أجهزة الاستشعار باستخدام أسلاك السيليكون النانوية (SiNW) الاستشعار فائق الحساسية في الوقت الفعلي لبروتينات المؤشرات الحيوية للسرطان، والكشف عن جزيئات فيروسية مفردة، والكشف عن المواد المتفجرة النيتروجينية العطرية مثل 2،4،6-ثلاثي نيتروتولوين (TNT) في أجهزة حساسة تفوق تلك الخاصة بالكلاب. [62] يمكن أيضًا استخدام أسلاك السيليكون النانوية في شكلها الملتوي، كأجهزة كهروميكانيكية، لقياس القوى بين الجزيئات بدقة كبيرة. [63]

حدود الاستشعار معأسلاك السيليكون النانويةأجهزة نقل سلاسل الحقول المغناطيسية

بشكل عام، يتم فحص الشحنات على الجزيئات المذابة والجزيئات الكبيرة بواسطة الأيونات المضادة المذابة، حيث أن الجزيئات المرتبطة بالأجهزة في معظم الحالات تكون منفصلة عن سطح المستشعر بحوالي 2-12 نانومتر (حجم بروتينات المستقبل أو روابط الحمض النووي المرتبطة بسطح المستشعر). ونتيجة للفحص، فإن الجهد الكهروستاتيكي الذي ينشأ عن الشحنات على جزيء المحلل يتحلل بشكل كبير نحو الصفر مع المسافة. وبالتالي، للحصول على الاستشعار الأمثل، يجب اختيار طول ديباي بعناية لقياسات FET للأسلاك النانوية. أحد الأساليب للتغلب على هذا القيد يستخدم تجزئة وحدات التقاط الأجسام المضادة والتحكم في كثافة مستقبلات السطح، مما يسمح بارتباط أكثر حميمية بالأسلاك النانوية للبروتين المستهدف. أثبت هذا النهج فائدته في تعزيز حساسية الكشف عن المؤشرات الحيوية للقلب (مثل تروبونين ) بشكل كبير مباشرة من المصل لتشخيص احتشاء عضلة القلب الحاد. [64]

نقل عينات المجهر الإلكتروني النافذ الحساسة بمساعدة الأسلاك النانوية

من أجل تقليل الضغط والانحناء إلى أدنى حد لعينات المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) ( الصفائح والأغشية الرقيقة والعينات الأخرى الحساسة للميكانيكا والشعاع)، عند النقل داخل شعاع أيوني مركّز (FIB)، يمكن ربط أسلاك نانوية معدنية مرنة بجهاز تحكم دقيق صلب عادةً .

تتضمن المزايا الرئيسية لهذه الطريقة تقليلًا كبيرًا لوقت تحضير العينة (اللحام السريع وقطع الأسلاك النانوية عند تيار شعاع منخفض)، وتقليل الانحناء الناتج عن الإجهاد، وتلوث البلاتين، وتلف حزمة الأيونات. [65] هذه التقنية مناسبة بشكل خاص لإعداد العينات باستخدام المجهر الإلكتروني في الموقع .

أسلاك نانوية تشبه الذرة

الأسلاك النانوية الشبيهة بالذرة هي أسلاك نانوية أحادية البعد مع جسيمات نانوية مترابطة على السطح، مما يوفر نسبة كبيرة من الجوانب التفاعلية. تم تحضير الأسلاك النانوية الشبيهة بالذرة من TiO 2 لأول مرة من خلال مفهوم تعديل السطح باستخدام آلية إجهاد التوتر السطحي من خلال عمليتي حرارة مائية متتاليتين، وأظهرت زيادة بنسبة 12٪ في كفاءة الخلايا الشمسية المصبوغة بالحساسية لطبقة تشتت الضوء. [66] تم الإبلاغ أيضًا سابقًا عن الأسلاك النانوية الشبيهة بالذرة من CdSe المزروعة عن طريق الترسيب الكيميائي ومحفزات ضوئية شبيهة بالذرة γ-Fe 2 O 3 @SiO 2 @TiO 2 المستحثة بواسطة تفاعلات ثنائي القطب المغناطيسي. [67] [68]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ كارتر، روبن؛ سويتين، ميخائيل؛ ليستر، سامانثا؛ دايسون، م. آدم؛ ترويت، هاريسون؛ جويل، سانام؛ ليو، تشنغ؛ سويناجا، كازو؛ جيوسكا، كريستينا؛ كاشتيبان، رضا جيه؛ هاتشيسون، جون إل؛ دوري، جون سي؛ بيل، جافين آر؛ بيتشوتسكايا، إيلينا ؛ سلون، جيريمي (2014). "توسع الفجوة النطاقية وسلوك تغير الطور الناتج عن انعكاس القص وتذبذب البلورات الناجم عن الجهد المنخفض في بلورات سيلينيد القصدير منخفضة الأبعاد". دالتون ترانس . 43 (20): 7391-9 . doi : 10.1039/C4DT00185K . PMID  24637546.
  2. ^ بوسطن، ر.؛ شنيب، ز.؛ نيموتو، ي.؛ ساكا، ي.؛ هول، إس آر (2014). "مراقبة المجهر الإلكتروني النافذ في الموقع لآلية نمو الأسلاك النانوية في الميكروكروسيبل". ساينس . 344 (6184): 623– 6. رمز Bibcode : 2014Sci...344..623B. doi : 10.1126/science.1251594. hdl : 1983/8f23c618-23f8-46e1-a1d9-960a0b491b1f . PMID  24812400. S2CID  206555658.
  3. ^ سبنسر، جوزيف؛ نسبيت، جون؛ ترويت، هاريسون؛ كاشتيبان، رضا؛ بيل، جافين؛ إيفانوف، فيكتور؛ فولكيس، إريك؛ سميث، ديفيد (2014). "التحليل الطيفي رامان للانتقالات الضوئية والطاقات الاهتزازية لأسلاك نانوية متطرفة من تيلوريد الزئبق بقطر ≈1 نانومتر داخل أنابيب نانوية كربونية أحادية الجدار" (PDF) . ACS Nano . 8 (9): 9044–52 . doi :10.1021/nn5023632. PMID  25163005.
  4. ^ "قيمة CODATA لعام 2022: ثابت فون كليتزينج". مرجع المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا بشأن الثوابت والوحدات وعدم اليقين . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . مايو 2024. تم الاسترجاع في 2024-05-18 .
  5. ^ Shkondin, E.; Takayama, O., Aryaee Panah, ME; Liu, P., Larsen, PV; Mar, MD, Jensen, F.; Lavrinenko, AV (2017). "صفائف نانوية كبيرة الحجم عالية النسبة من الأعمدة المعدنية الممزوجة بالألمنيوم وأكسيد الزنك كمواد ميتا متباينة الخواص" (PDF) . Optical Materials Express . 7 (5): 1606– 1627. Bibcode :2017OMExp...7.1606S. doi : 10.1364/OME.7.001606 .{{cite journal}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  6. ^ Shkondin, E.; Alimadadi, H., Takayama, O.; Jensen, F., Lavrinenko, AV (2020). "تصنيع أنابيب نانوية مستقلة مجوفة محورية عالية الارتفاع من Al2O3/ZnAl2O4 بناءً على تأثير كيركندال" (PDF) . مجلة علوم وتكنولوجيا الفراغ أ . 38 (1): 1606– 1627. رمز Bibcode :2020JVSTA..38a3402S. doi :10.1116/1.5130176. S2CID  209898658.{{cite journal}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  7. ^ Liu, M.; Peng, J.; et al. (2016). "النمذجة ثنائية الأبعاد للأكسدة ذاتية التحديد في أسلاك السيليكون والتنغستن النانوية". رسائل الميكانيكا النظرية والتطبيقية . 6 (5): 195– 199. arXiv : 1911.08908 . doi : 10.1016/j.taml.2016.08.002 .
  8. ^ علي ، أوتكو إمري ؛ يانغ، هو؛ خيرودينوف، فلاديسلاف؛ مودي، غوراف؛ تشنغ، زينغوانغ؛ أغاروال، ريتيش؛ ليبسانين، هاري؛ بهاسكاران ، حريش (سبتمبر 2022). “تجميع عالمي للانتقاء والمكان للأسلاك النانوية”. صغير . 18 (38): 2201968. دوى :10.1002/smll.202201968. ISSN  1613-6810. بميد  35938750. S2CID  251399932.
  9. ^ Wagner, RS; Ellis, WC (1964). "آلية نمو البلورات المفردة في شكل بخار-سائل-صلب". Appl. Phys. Lett . 4 (5): 89. Bibcode :1964ApPhL...4...89W. doi :10.1063/1.1753975.
  10. ^ Zhang, H.; et al. (2016). "Approaching the ideal elastic strain limit in silicon nanowires". Science Advances . 2 (8): e1501382. Bibcode :2016SciA....2E1382Z. doi : 10.1126/sciadv.1501382. PMC 4988777. PMID  27540586. 
  11. ^ Christesen, Joseph D.; Pinion, Christopher W.; Grumstrup, Erik M.; Papanikolas, John M.; Cahoon, James F. (2013-12-11). "الترميز الصناعي لشكل 10 نانومتر في أسلاك السيليكون النانوية". Nano Letters . 13 (12): 6281– 6286. Bibcode :2013NanoL..13.6281C. doi : 10.1021/nl403909r . ISSN  1530-6984. PMID  24274858.
  12. ^ Yin, Xi; Wu, Jianbo; Li, Panpan; Shi, Miao; Yang, Hong (يناير 2016). "نهج التسخين الذاتي للإنتاج السريع للهياكل النانوية المعدنية الموحدة". ChemNanoMat . 2 (1): 37– 41. doi :10.1002/cnma.201500123.
  13. ^ هولمز، جيه دي؛ جونستون، كيه بي؛ دوتي، آر سي؛ كورجيل، بي إيه (2000). "التحكم في سمك واتجاه أسلاك السيليكون النانوية المزروعة في المحلول". ساينس . 287 (5457): 1471– 3. رمز Bibcode :2000Sci...287.1471H. doi :10.1126/science.287.5457.1471. PMID  10688792.
  14. ^ هيتش، أندرو ت.؛ أخافان، وحيد أ.؛ كورجيل، برايان أ. (2011). "التوليف السريع لسلك السيليكون النانوي باستخدام ثلاثي السيلان مع التخميل الألكيلي-أمين في الموقع". كيمياء المواد . 23 (11): 2697-2699 . doi :10.1021/cm2007704.
  15. ^ هانراث، ت.؛ كورجيل، بي أيه (2003). "التخليق الفائق الحرج للسوائل-السائل-الصلب (SFLS) لأسلاك نانوية من السيليكون والجيرمانيوم مزروعة ببلورات نانوية معدنية غروانية". المواد المتقدمة . 15 (5): 437– 440. رمز Bibcode :2003AdM....15..437H. doi :10.1002/adma.200390101. S2CID  137573988.
  16. ^ Gustafsson, L.; Jansson, R.; Hedhammar, M.; van der Wijngaart, W. (2018). "هيكلة أسلاك الحرير العنكبوتي الوظيفية والطلاءات والصفائح عن طريق التجميع الذاتي على الأسطح العمودية الفائقة الكراهية للماء". المواد المتقدمة . 30 (3). Bibcode :2018AdM....3004325G. doi :10.1002/adma.201704325. PMID  29205540. S2CID  205283504.
  17. ^ جوستافسون ، إل. كفيك، م.؛ أوستراند، C .؛ بونستين، ن.؛ دوركا، ن.؛ هيغروفا، V.؛ سفانبرج، S .؛ هوراك، J.؛ يانسون، ر. هذحمر، م.؛ فان دير ويجنجارت، دبليو (2023). “إنتاج قابل للتطوير لأسلاك الحرير العنكبوتية أحادية التشتت الحيوية”. العلوم البيولوجية الجزيئية . 23 (4): e2200450. دوى : 10.1002/mabi.202200450 . بميد  36662774. S2CID  256032679.
  18. ^ سيرز، جي دبليو (1955). "آلية نمو لشعيرات الزئبق". أكتا ميتال . 3 (4): 361– 366. doi :10.1016/0001-6160(55)90041-9.
  19. ^ راكوسكاس ، إس. ناسيبيولين، AG. جيانغ، ه.؛ تيان، Y.؛ كليش، السادس؛ ساينيو، J.؛ أوبرازتسوفا، إد؛ بوكوفا، SN . أوبرازتسوف، أن. كوبينن، EI (2010). “طريقة جديدة لتركيب أسلاك نانوية لأكسيد المعدن”. تكنولوجيا النانو . 20 (16): 165603. بيب كود :2009Nanot..20p5603R. دوى :10.1088/0957-4484/20/16/165603. بميد  19420573. S2CID  3529748.
  20. ^ فرانك، إف سي (1949). "تأثير الخلع على نمو البلورات". مناقشات جمعية فاراداي . 5 : 48. doi :10.1039/df9490500048. S2CID  53512926.
  21. ^ بيرتون، دبليو كيه؛ كابريرا، إن؛ فرانك، إف سي (1951). "نمو البلورات والبنية المتوازنة لأسطحها". فيلوس. ترانس. آر. سوسي. لندن. أ . 243 (866): 299– 358. رمز Bibcode :1951RSPTA.243..299B. doi :10.1098/rsta.1951.0006. S2CID  119643095.
  22. ^ مورين، إس إيه؛ بيرمان، إم جيه؛ تونج، جيه؛ جين، إس. (2010). "آلية وحركية نمو الأنابيب النانوية العفوي الناجم عن خلع اللولب". ساينس . 328 (5977): 476– 480. رمز Bibcode :2010Sci...328..476M. doi :10.1126/science.1182977. PMID  20413496. S2CID  30955349.
  23. ^ بيرمان ، إم جي. لاو، YKA؛ كفيت، أ.ف. شميت، AL؛ جين، س. (2008). “نمو أسلاك متناهية الصغر مدفوعة بالخلع وتطور إيشيلبي”. علوم . 320 (5879): 1060–1063 . بيب كود :2008Sci...320.1060B. دوى :10.1126/science.1157131. بميد  18451264. S2CID  20919593.
  24. ^ راكوسكاس ، إس. جيانغ، ه.؛ فاغنر، جي بي؛ شانداكوف، SD. هانسن، TW؛ كوبينن، EI؛ ناسيبيولين، AG (2014). “دراسة في الموقع لنمو أسلاك نانوية لأكسيد المعدن غير التحفيزي”. نانو ليت . 14 (10): 5810–5813 . بيب كود :2014NanoL ..14.5810R. دوى :10.1021/nl502687s. بميد  25233273.
  25. ^ Preinesberger, C.; Becker, SK; Vandré, S.; Kalka, T.; Dähne, M. (فبراير 2002). "بنية أسلاك DySi2 النانوية على Si(001)". مجلة الفيزياء التطبيقية . 91 (3): 1695– 1697. رمز Bibcode :2002JAP....91.1695P. doi :10.1063/1.1430540. ISSN  0021-8979.
  26. ^ Holtgrewe, Kris; Appelfeller, Stephan; Franz, Martin; Dähne, Mario; Sanna, Simone (2019-06-10). "بنية وخصائص معدنية أحادية البعد لأسلاك نانوية من السيليسيد الأرضية النادرة على Si(001)". Physical Review B. 99 ( 21): 214104. Bibcode :2019PhRvB..99u4104H. doi :10.1103/PhysRevB.99.214104. ISSN  2469-9950. S2CID  197525473.
  27. ^ Appelfeller, Stephan; Holtgrewe, Kris; Franz, Martin; Freter, Lars; Hassenstein, Christian; Jirschik, Hans-Ferdinand; Sanna, Simone; Dähne, Mario (2020-09-24). "الانتقال المستمر من الخصائص الإلكترونية ثنائية الأبعاد إلى الخصائص الإلكترونية أحادية البعد للأسلاك النانوية المعدنية المصنوعة من السيليسيد". Physical Review B. 102 ( 11): 115433. Bibcode :2020PhRvB.102k5433A. doi :10.1103/PhysRevB.102.115433. ISSN  2469-9950. S2CID  224924918.
  28. ^ Guo؛ وآخرون (2018). "التوليف الفعّال بمساعدة الحمض النووي للأسلاك النانوية الذهبية عبر الغشاء". Microsystems & Nanoengineering . 4 : 17084. doi : 10.1038/micronano.2017.84 .
  29. ^ Teschome, Bezu; Facsko, Stefan; Schönherr, Tommy; Kerbusch, Jochen; Keller, Adrian; Erbe, Artur (2016). "نقل الشحنة المعتمد على درجة الحرارة من خلال أسلاك نانوية من الذهب تعتمد على أوريجامي DNA ملامسة بشكل فردي". Langmuir . 32 (40): 10159– 10165. doi :10.1021/acs.langmuir.6b01961. PMID  27626925.
  30. ^ Rakitin, A; Aich, P; Papadopoulos, C; Kobzar, Yu; Vedeneev, A. S; Lee, J. S; Xu, J. M (2001). "التوصيل المعدني من خلال الحمض النووي المصمم: لبنات البناء النانوية الإلكترونية للحمض النووي". Physical Review Letters . 86 (16): 3670– 3. Bibcode :2001PhRvL..86.3670R. doi :10.1103/PhysRevLett.86.3670. PMID  11328050.
  31. ^ أونجارو، أ؛ غريفين، ف؛ ناجل ، إل. ياكوبينو، د؛ إريتجا، ر. فيتزموريس، د (2004). “تجميع DNA-Templated لقطب Nanogap الكهربائي البروتيني”. مواد متقدمة . 16 (20): 1799– 1803. بيب كود :2004AdM....16.1799O. دوى :10.1002/adma.200400244. S2CID  97905129.
  32. ^ ab Enrico; et al. (2019). "التصنيع القابل للتطوير لأجهزة ذات أسلاك نانوية مفردة باستخدام الطباعة الحجرية ذات القناع الظلي المحدد بالشقوق". ACS Appl. Mater. Interfaces . 11 (8): 8217– 8226. doi : 10.1021/acsami.8b19410 . PMC 6426283. PMID  30698940 . 
  33. ^ Dubois؛ et al. (2016). "Crack-Defined Electronic Nanogaps". Advanced Materials . 28 (11): 2172178– 2182. Bibcode :2016AdM....28.2178D. doi :10.1002/adma.201504569. PMID  26784270. S2CID  205265220.
  34. ^ تشنغ، زهي؛ ليو، لونغجو؛ شو، شين؛ لو، منغ؛ وانغ، شينوي (2015-06-02). "اعتماد درجة الحرارة على التوصيل الكهربائي والحراري في أسلاك نانوية فضية مفردة". التقارير العلمية . 5 (1): 10718. arXiv : 1411.7659 . Bibcode :2015NatSR...510718C. doi :10.1038/srep10718. ISSN  2045-2322. PMC 4451791. PMID 26035288  . 
  35. ^ يانسون ، منظمة العفو الدولية. بولينجر، ج. روبيو؛ فان دن بروم، سعادة؛ أغرايت، ن.؛ فان روتنبيك، جي إم (1998). “تكوين ومعالجة سلك معدني من ذرات الذهب المفردة”. طبيعة . 395 (6704): 783–785 . أرخايف : cond-mat/9811093 . بيب كود :1998Natur.395..783Y. دوى :10.1038/27405. ISSN  0028-0836.
  36. ^ رودريجيز، فارلي؛ فوهرر، توبياس؛ أوغارتي، دانييل (2000-11-06). "توقيع البنية الذرية في التوصيل الكمي للأسلاك النانوية الذهبية". Phys. Rev. Lett . 85 (19): 4124– 4127. Bibcode :2000PhRvL..85.4124R. doi :10.1103/PhysRevLett.85.4124. ISSN  0031-9007. PMID  11056640.
  37. ^ Tilke, AT; Simmel, FC; Lorenz, H.; Blick, RH; Kotthaus, JP (2003). "التداخل الكمي في سلك نانوي من السيليكون أحادي البعد". Physical Review B. 68 ( 7): 075311. Bibcode :2003PhRvB..68g5311T. doi :10.1103/PhysRevB.68.075311.
  38. ^ هالفورد، بيثاني (2008). "اللحام الصغير باستخدام اللحام النانوي". أخبار الكيمياء والهندسة . 86 (51): 35.
  39. ^ لو يانغ. هوانغ، جيان يو؛ وانغ تشاو. صن، شوهينج؛ لو، يونيو (2010). “اللحام البارد لأسلاك الذهب النانوية فائقة الرقة”. تكنولوجيا النانو الطبيعة . 5 (3): 218– 24. بيب كود :2010NatNa...5..218L. دوى :10.1038/nnano.2010.4. بميد  20154688.
  40. ^ Zhong, Z.; Wang, D; Cui, Y; Bockrath, MW; Lieber, CM (2003). "مصفوفات العارضة النانوية كأجهزة فك تشفير للعناوين للأنظمة النانوية المتكاملة" (PDF) . Science . 302 (5649): 1377– 9. Bibcode :2003Sci...302.1377Z. doi :10.1126/science.1090899. PMID  14631034. S2CID  35084433.
  41. ^ هوو ، ف. تشنغ، Z.؛ تشنغ، G.؛ جيام، LR. تشانغ، ه.؛ ميركين، كاليفورنيا (2008). “الطباعة الحجرية بقلم البوليمر” (PDF) . علوم . 321 (5896): 1658– 60. بيب كود :2008Sci...321.1658H. دوى :10.1126/science.1162193. اتش دي ال :10356/94822. بمك 8247121 . بميد  18703709. S2CID  354452. 
  42. ^ abcd Wang, Shiliang; Shan, Zhiwei; Huang, Han (2017-01-03). "الخصائص الميكانيكية للأسلاك النانوية". Advanced Science . 4 (4): 1600332. doi : 10.1002 /advs.201600332. PMC 5396167. PMID  28435775. 
  43. ^ ab Wu, Bin; Heidelberg, Andreas; Boland, John J. (2005-06-05). "الخصائص الميكانيكية للأسلاك النانوية الذهبية فائقة القوة". Nature Materials . 4 (7): 525– 529. Bibcode :2005NatMa...4..525W. doi :10.1038/nmat1403. ISSN  1476-1122. PMID  15937490. S2CID  34828518.
  44. ^ لي، شياودونج؛ جاو، هونغ شنغ؛ مورفي، كاثرين جيه؛ كاسويل، كيه كيه (نوفمبر 2003). "التجويف النانوي للأسلاك النانوية الفضية". رسائل النانو . 3 (11): 1495– 1498. رمز Bibcode :2003NanoL...3.1495L. doi :10.1021/nl034525b. ISSN  1530-6984.
  45. ^ وانج، زونج لين؛ داي، زو رونغ؛ جاو، رويبينج؛ جول، جيمس إل. (2002-03-27). "قياس معامل يونج للأسلاك النانوية الصلبة بواسطة المجهر الإلكتروني النافذ في الموقع". مجلة المجهر الإلكتروني . 51 (ملحق 1): ص79 – ص85 . doi :10.1093/jmicro/51.Supplement.S79. ISSN  0022-0744. S2CID  53588258.
  46. ^ "انتصار ترانزستور MOS". يوتيوب . متحف تاريخ الكمبيوتر . 6 أغسطس 2010. مؤرشف من الأصل في 2021-12-11 . تم الاسترجاع 21 يوليو 2019 .
  47. ^ رايمر، مايكل ج. (2009). شبكة السيليكون: الفيزياء لعصر الإنترنت. دار نشر سي آر سي . ص. 365. رقم ISBN 9781439803127.
  48. ^ يو، بينج؛ وو، جيانج؛ ليو، شينتينج؛ شيونج، جيه؛ جاغاديش، تشينوباتي؛ وانج، زيمينج م. (2016-12-01). "تصميم وتصنيع أسلاك السيليكون النانوية نحو خلايا شمسية فعالة". نانو توداي . 11 (6): 704-737 . doi :10.1016/j.nantod.2016.10.001.
  49. ^ كايز، بريندان م.؛ أتووتر، هاري أ.؛ لويس، ناثان س. (2005-05-23). ​​"مقارنة مبادئ فيزياء الأجهزة للخلايا الشمسية النانوية ذات الوصلة p-n الشعاعية والمستوية" (PDF) . مجلة الفيزياء التطبيقية . 97 (11): 114302–114302–11. رمز Bibcode :2005JAP....97k4302K. doi :10.1063/1.1901835. ISSN  0021-8979.
  50. ^ مونجيلو، ماسيمو؛ سباثيس، بانايوتيس؛ كاتساروس، جورجيوس؛ جنتيلي، باسكال؛ دي فرانشيسكي، سيلفانو (2012). "الأجهزة متعددة الوظائف والبوابات المنطقية باستخدام أسلاك السيليكون النانوية غير المشوبة". رسائل النانو . 12 (6): 3074– 9. arXiv : 1208.1465 . Bibcode :2012NanoL..12.3074M. doi :10.1021/nl300930m. PMID  22594644. S2CID  22112655.
  51. ^ أبنزلر ، يورج. نوتش، يواكيم؛ بيورك، ميكائيل T.؛ الأماكن القريبة : شميد، هاينز. ريس، والتر (2008). “نحو إلكترونيات الأسلاك النانوية”. معاملات IEEE على الأجهزة الإلكترونية . 55 (11): 2827– 2845. بيب كود :2008ITED...55.2827A. دوى :10.1109/TED.2008.2008011. S2CID  703393.
  52. ^ Wissner-Gross, AD (2006). "إعادة تكوين التوصيلات السلكية النانوية بالكهرباء الكهربية" (PDF) . Nanotechnology . 17 (19): 4986– 4990. Bibcode :2006Nanot..17.4986W. doi :10.1088/0957-4484/17/19/035. S2CID  4590982.
  53. ^ "إعادة تكوين الأسلاك النانوية". nanotechweb.org . 19 أكتوبر 2006. مؤرشف من الأصل في 22 مايو 2007. تم الاسترجاع في 18 يناير 2007 .
  54. ^ Grange, R.; Choi, JW; Hsieh, CL; Pu, Y.; Magrez, A.; Smajda, R.; Forro, L.; Psaltis, D. (2009). "أسلاك نانوية من نيوبات الليثيوم: التركيب والخصائص البصرية والتلاعب". رسائل الفيزياء التطبيقية . 95 (14): 143105. رمز Bibcode :2009ApPhL..95n3105G. doi :10.1063/1.3236777. مؤرشف من الأصل في 2016-05-14.
  55. ^ Vizcaíno, JLP; Núñez, CGA (2013). "التلاعب السريع والفعال بالأسلاك النانوية للأجهزة الإلكترونية". SPIE Newsroom . doi :10.1117/2.1201312.005260. S2CID  124474608.
  56. ^ Coradini, Diego SR; Tunes, Matheus A.; Kremmer, Thomas M.; Schön, Claudio G.; Uggowitzer, Peter J.; Pogatscher, Stefan (2020-11-05). "تحلل أسلاك النحاس النانوية في بيئة بلازما منخفضة التفاعل". npj Materials Degradation . 4 (1): 1– 8. doi : 10.1038/s41529-020-00137-2 . hdl : 20.500.11850/454060 . ISSN  2397-2106. S2CID  226248533.
  57. ^ كوبلمولر، جريجور؛ وآخرون (2017). "أسلاك الليزر النانوية ذات النواة والقشرة المكونة من GaAs–AlGaAs على السيليكون: مراجعة مدعوة". علم وتكنولوجيا أشباه الموصلات . 32 (5). 053001. رمز Bibcode :2017SeScT..32e3001K. doi :10.1088/1361-6641/aa5e45. S2CID  99074531.
  58. ^ يان، رووكسوي؛ جارجاس، دانييل؛ يانغ، بيدونج (2009). "فوتونيات الأسلاك النانوية". مجلة نيتشر فوتونيكس . 3 (10): 569– 576. رمز Bibcode :2009NaPho...3..569Y. doi :10.1038/nphoton.2009.184. S2CID  2481816.
  59. ^ ماير، ب.؛ وآخرون (2015). "ليزر نانوي عالي بيتا متكامل أحاديًا على السيليكون". رسائل النانو . 16 (1): 152– 156. doi :10.1021/acs.nanolett.5b03404. PMID  26618638.
  60. ^ ماير، ب.؛ وآخرون. (2017). "قفل الطور المتبادل طويل الأمد لأزواج نبضات البيكو ثانية التي يولدها ليزر نانوسلك أشباه الموصلات". Nature Communications . 8. 15521. arXiv : 1603.02169 . Bibcode :2017NatCo...815521M. doi :10.1038/ncomms15521. PMC 5457509. PMID 28534489.  S2CID 1099474  . 
  61. ^ لو، وي؛ شيانغ، جي، محرران (2015). أسلاك نانوية شبه موصلة. سلسلة المواد الذكية. كامبريدج: الجمعية الملكية للكيمياء. doi :10.1039/9781782626947. ISBN 978-1-84973-826-2.
  62. ^ إنجل، يوني؛ إلناثان، روي؛ بيفزنر، ألكسندر؛ دافيدي، جاي؛ فلاكسير، إيلي؛ باتولسكي، فرناندو (2010). "الكشف الفائق الحساسية عن المتفجرات بواسطة مصفوفات أسلاك السيليكون النانوية". Angewandte Chemie International Edition . 49 (38): 6830– 6835. doi : 10.1002/anie.201000847 . PMID  20715224.
  63. ^ جارسيا، جيه سي؛ جوستو، جيه إف (2014). "أسلاك نانوية ملتوية رقيقة للغاية من السيليكون: جهاز نانوي كهروميكانيكي محتمل للالتواء". يوروفيز. ليت . 108 (3): 36006. أركسيف : 1411.0375 . رمز Bibcode : 2014EL....10836006G. doi : 10.1209/0295-5075/108/36006. S2CID  118792981.
  64. ^ Elnathan, Roey; Kwiat, M.; Pevzner, A.; Engel, Y.; Burstein, L.; Khatchtourints, A.; Lichtenstein, A.; Kantaev, R.; Patolsky, F. (10 September 2012). "هندسة طبقة التعرف البيولوجي: التغلب على قيود الفحص لأجهزة FET القائمة على الأسلاك النانوية". Nano Letters . 12 (10): 5245– 5254. Bibcode :2012NanoL..12.5245E. doi :10.1021/nl302434w. PMID  22963381.
  65. ^ Gorji, Saleh; Kashiwar, Ankush; Mantha, Lakshmi S; Kruk, Robert; Witte, Ralf; Marek, Peter; Hahn, Horst; Kübel, Christian; Scherer, Torsten (ديسمبر 2020). "نقل عينات المجهر الإلكتروني النافذ الحساسة بسهولة باستخدام الأسلاك النانوية في FIB". Ultramicroscopy . 219 : 113075. doi :10.1016/j.ultramic.2020.113075. PMID  33035837. S2CID  222255773.
  66. ^ Bakhshayesh, AM; Mohammadi, MR; Dadar, H.; Fray, DJ (2013). "تحسين كفاءة الخلايا الشمسية المصبوغة بالحساسية بمساعدة أسلاك نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم تشبه الذرة كطبقة تشتت الضوء". Electrochimica Acta . 90 (15): 302– 308. doi :10.1016/j.electacta.2012.12.065.
  67. ^ Gubur, HM; Septekin, F.; Alpdogan, S.; Sahan, B.; Zeyrek, BK (2016). "الخصائص البنيوية للأسلاك النانوية الشبيهة بالذرة من CdSe المزروعة بواسطة الترسيب الكيميائي". مجلة علوم المواد: المواد في الإلكترونيات . 27 (7): 7640– 7645. doi :10.1007/s10854-016-4748-2. S2CID  137884561.
  68. ^ وانج، ف.؛ لي، م.؛ يو، ل.؛ صن، ف.؛ وانج، ز.؛ تشانغ، ل.؛ زينج، هـ.؛ شو، إكس. (2017). "محفز ضوئي شبيه بالذرة وقابل للاسترداد من γ-Fe2O3@SiO2@TiO2 ناتج عن تفاعلات ثنائي القطب المغناطيسي". مجلة العلوم . 7 (1). 6960. رمز Bibcode : 2017NatSR...7.6960W. doi : 10.1038/s41598-017-07417-z . PMC 5537353. PMID  28761085. S2CID  6058050. 
ابحث عن nanowire في ويكاموس، القاموس الحر.
  • Nanohedron.com | معرض صور النانو يتضمن المعرض العديد من صور الأسلاك النانوية.
  • بطارية ستانفورد النانوية تحمل شحنة تعادل عشرة أضعاف الشحنات الموجودة في البطاريات الحالية Archived 2010-01-07 at the Wayback Machine
  • المقال الأصلي عن تأثير هول الكمومي: K. v. Klitzing, G. Dorda, and M. Pepper; Phys. Rev. Lett. 45, 494–497 (1980).
  • أقوى الأسلاك النانوية النظرية تم إنتاجها في جامعة ملبورن الأسترالية.
  • مهندسون من جامعة بنسلفانيا يصممون ذاكرة حاسوبية إلكترونية على شكل نانوي يمكنها استرجاع البيانات أسرع بـ1000 مرة.
  • أسلاك النانو المصنوعة من البلاتين والتي يبلغ سمكها ذرة واحدة وطولها مئات النانومترات هي واحدة من أفضل الأمثلة على التجميع الذاتي. (جامعة توينتي)
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanowire&oldid=1253080677"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate