ساخت رشته‌های سیم نانویی با کمک مواد پلیمری

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو و میکرو، از سیم‌های ولتاژ بالا که در مسافت‌های طولانی جریان برق را منتقل می‌کنند، گرفته تا رشته‌های تنگستن در لامپ‌های رشته‌ای، همه برای انتقال جریان برق از مواد فلزی استفاده می‌کنند.

ممکن است همین موضوع باعث شود که فکر کنیم رشته‌های رسانای الکتریکی همیشه از فلز ساخته می‌شوند. اما چندین دهه است که دانشمندان روی زنجیره‌های الیگومری مبتنی بر کربن کار می‌کنند تا از آن‌ها برای انتقال برق استفاده شود. از جمله موادی که برای ساخت این رشته‌های الیگومری به کار می‌رود، ترکیبات آلی هستند که برای مثال در ادوات نشر نور آلی از آن‌ها استفاده می‌شود.

در مکانیک کوانتوم، الکترون‌ها فقط ذرات نقطه‌ای با موقعیت‌های قطعی نیستند، بلکه می‌توانند در یک منطقه به صورت احتمالی حضور داشته باشند. یک مولکول که با یک یا دو پیوند به مولکول دیگر متصل می‌شود، دارای پیوند پی غیرمستقر است، پلیمرهای رسانا با حرکت الکترون‌هایی با قابلیت جابه‌جایی در پیوندهای پی غیرمستقر خاصیت رسانایی پیدا می‌کنند. این الکترون‌ها از طریق این پیوندها بین مولکول‌ها حرکت می‌کنند و همانند یک قورباغه جهش می‌کنند.

با این حال، کارآیی این فرایند به دلیل تفاوت در سطح انرژی مناطق مجاور محدود است. ساخت الیگومرها و پلیمرها با سطح انرژی یکنواخت‌تر می‌تواند به هدایت الکتریکی بالاتر منجر شود که برای توسعه الکترونیک‌های آلی جدید یا حتی سیم‌های تک‌مولکولی ضروری است.

به تازگی مقاله‌ای در مجله انجمن شیمیایی آمریکا منتشر شده است که در آن محققان Sanken (انستیتوی تحقیقات علمی و صنعتی)، در دانشگاه اوزاکا چندین سیم مولکولی در مقیاس نانومتر با پیچ و تاب‌های دوره‌ای ایجاد کرده‌اند.

در مقایسه با تلاش‌های قبلی که از یک زنجیره طولانی استفاده می‌کرد و به طور تصادفی می‌چرخید، این الیگومرها از بخش‌های صلبی تشکیل شده‌اند که با پیچ‌و خم‌های فضایی یکسان از هم جدا شده‌اند. محققان نشان دادند که نمونه آن‌ها در مقایسه با الیگوتیوفن‌های فیوز نشده، هدایت بالاتری دارد.

ریو آساکاوا ، نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید: با کنترل دقیق اندازه این مناطق پی غیرمستقر، هدایت تک مولکول در این الیگومرها با استفاده از ساختارهای مولکولی سفت و سخت ایجاد می‌شود.

محققان امیدوارند این روش برای ساخت دستگاه‌های الکترونیکی جدید آلی قابل استفاده باشد و بتوان به قیمت ارزان‌تر چنین رشته‌هایی را در آن‌ها ایجاد کرد. معمولا برای ساخت این ساختارها نیاز به اتاق تمیز و لیتوگرافی است اما محققان به دنبال ساده‌سازی فرآیند تولید هستند.