کاربرد فناوری نانو در کامپیوتر و الکترونیک
کاربرد فناوری نانو در کامپیوتر و الکترونیک
فناوری نانو به عنوان یک فناوری نسبتاً نو، در کامپیوتر و قطعات الکترونیکی کاربرد بسیاری دارد.
ریچارد فایمن (دریافت کننده جایزه نوبل فیزیک) در کنفرانسی(1960) به بحث در مورد توانایی ها و امکان ساخت مواد نانو مقیاس پرداخت.
او به گونه ای خیال پردازانه، خطوطی حکاکی شده با به کارگیری باریکۀ الکترونی و با عرضی به اندازۀ چند اتم را فرض کرد که در واقع وجود لیتوگرافی توسط باریکۀ الکترونی را پیش بینی می کرد.
راف لندور فیزیکدان نظری بود که در سال 1957 برای IBM کار می کرد. وی ایده هایی در پیرامون نانو الکترونیک داشت و به ارزش اثرات مکانیک کوانتومی در این زمینه پی برده بود.
الکترونیک و فناوری اطلاعات
انقلاب اطلاعات، جهان پیرامون ما را به شیوۀ گسترده ای تحت تاثیر قرار داده است .کلید توسعه و پیشرفت در فناوری اطلاعات، دستیابی به رایانه هایی با توان بیشتر، حجم کوچک تر و قیمت ارزان تر است.
کاربرد فناوری نانو در کامپیوتر و الکترونیک
- ذخیره سازی و حافظه ها
می توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد هزار برابر یا بیشتر افزایش داد. هم اکنون ظرفیت دیسک های مغناطیسی رایانه ها با استفاده از قانون مور افزایش یافته است و بازاری در حدود چهل میلیارد دلار را در اختیار دارد.
- ساخت ماشین های شبیه سازنده
نانو کامپیوتر و نانو اسمبلر، دو مفهوم جدیدی هستند که در “علم نانو” مطرح می شوند. ساخت نانو اسمبلر در واقع یک هدف نهایی و مهم در نانو تکنولوژی است.
نانو اسمبلر در واقع امکان تهیۀ ماشین یا مکانیک ساختاری شبیه خودش را به وجود می آورد. زمانی که یک نانو اسمبلر کامل در دسترس باشد تقریباً همه چیز ممکن می شود.
در مقیاس ماکرو مولکولی ساختن یک کپی خیلی ساده تر از ساختن ماشینی است که بتواند خودش را کپی کند اما در تراز مولکولی این مساله واژگونه است؛ یعنی ساختن ماشینی که بتواند خود را کپی کند کار را برای ما بارها ساده تر از ساختن ماشین دیگر می کند و این مهم ترین کاربرد نانو اسمبلر می باشد.
به این ترتیب ساختن اتوماتیک محصولات بدون نیروی کار سنتی، همانند عمل کپی در ماشین های زیراکس، آسان می شود.
- نیمه هادی ها؛ اساس صنعت الکترونیک کنونی
مطابق قانون مور، نعداد ترانزیستور ها در یک مدار الکترونیکی، در هر 12 تا 24 ماه دو برابر می شود. به این معنی که مدارها با گذر زمان فشرده و پیچیده تر خواهند شد.
اگر چه این قانون در دهه های گذشته راست بود، اما فناوری لیتوگرافی با محدودیت برای کوچک تر کردن عناصر است؛ به طوری که پیش بینی می شود صنعت نیمه هادی در 10 سال آینده به مرز کوچک سازی برسد. به این ترتیب نیاز است که فناوری جدیدی وارد عمل شود تا کوچک سازی مدارها را انجام دهد.
از دهۀ 1920 دانشمندان دریافتند که ویژگی های مواد مانند استحکام و قابلیت هدایت الکتریکی با ساختار اتمی و مولکولی آنها تعیین می شود.
بعد ها دانش فوق منجر به ساخت مواد نیمه هادی شد که پایۀ صنعت الکترونیک کنونی است.
در صنعت کامپیوتر، قابلیت نانو ماشین ها برای کوچک کردن ترانزیستورها رو تراشه های سیلیکونی می تواند انقلابی در این زمینه بوجود آورد.
به این ترتیب نیاز است که فناوری نو و تازه ای بکارگرفته شود تا کوچک سازی مدارها را انجام دهد.
- ابر خازن های الکتروشیمیایی
ابر خازنها دارای ظرفیت بالایی می باشند و به صورت بالقوه قابل استفاده در قطعه های الکترونیکی هستند. این ابر خازن ها دارای دو الکترود هستند که به وسیلۀ یک مادۀ عایق که در قطعه های الکترو شیمیایی دارای رسانایی یونی می باشد، از هم جدا می شوند.
ظرفیت یک ابر خازن شیمیایی نسبت واژگونه با بار روی الکترود، و شمارگر بار در الکترولیت دارد.
از ابر خازن های نانو لوله، برای ذخیرۀ انرژی استفاده می شود. به طور کلی گفته می شود که توجه بیشتر در این مورد، با ذخیرۀ بار فرق می کند.
الکترونیک مولکولی
- نانو تیوب های کربنی در نانو الکترونیک
نانو تیوب های کربنی دارای کاربردهای بسیار در زمینۀ نانو الکترونیک و همچنین نانو کامپیوترها دارند. از کاربردهای بی شمار نانو لوله ها می توان به کارگیری به عنوان عایق، رسانا و نیمه رسانا و یا نیمه هادی استفاده کرد.
- خواص رسانایی الکتریکی در نانو تیوب ها
نانو لوله ها بسته به بردار کایرالشان رسانندگی متفاوتی از خود نشان می دهند. البته رسانایی آنها به قطر نانو لوله ها نیز بستگی دارد؛ به این صورت که نانو لوله هایی با قطر کوچک، رسانا یا نیمه رسانا هستند.
نانو لوله های تک دیواره با بردارهای کایرال متفاوت، ویژگی های متفاوت با یکدیگر دارند. از جمله فعالیت اُپتیکی، استحکام مکانیکی و هدایت الکتریکی آن ها با هم فرق دارد. از انواع نانو لوله ها از نگر رسانایی، نانو تیوب های زیگزاگ، آرمیچر و نا متقارن هستند.
الکترونیک مولکولی با نانو لوله ها
مثال هایی از کاربرد بالقوۀ نانو لوله ها به عنوان قطعه های گسیلندۀ میدانی:
- نمایش دهنده های صفحات تخت،
- لوله های تخلیۀ گاز در شبکه های مخابراتی،
- تفنگ های الکترونی برای میکروسکوپ الکترونی،
- سوزن های میکروسکوپ اتمی روبشی
- تقویت کننده های میکرو موجی
سیستم های نانو الکترو مکانیکی (NEMS)
سیستم های میکروالکترومکانیکی (MEMS) عمدتاً مانند ویفرهای سیلیکونی به روش فتولیتوگرافی ساخته می شوند. این سیستم ها در ابزارهایی مانند سنسورها، پمپ ها و روتورها استفاده می شوند.
در حال حاضر، MEMS یک صنعت 11 میلیارد دلاری است. در این زمینه حرکت از مقیاس میکرو به سمت نانو، امکانات و قابلیت های جدیدی را برای سیستم های الکترومکانیکی ایجاد می کند.
با وجود این، فقدان انگیزه های کافی اقتصادی برای کوچک کردن ماشین ها تا مقیاس نانو، باعث شده است که تکامل سیستم های نانو الکترومکانیکی از روند آرامی برخوردار باشد.
یکی از اهداف نانو فناوری :
پیشرفت در زمینۀ الکترونیک و علوم کامپیوتر، برای ساخت حافظه ها و تراشه ها با قابلیت بیشتر، و هزینۀ کمتر است.
مطالب زیر را حتما بخوانید:
قوانین ارسال دیدگاه در سایت