ما توانستیم

 اين تحقيق توسط «مجيد ميناري»، «هوراسيو اسپينوسا»، «جيمز اِن» و «نانسي جي فارلي» در دانشكده مهندسي «مک کروميک» دانشگاه نورث وسترن انجام گرفته و نتايج آن در نشريه «Nano Letters» به چاپ رسيده است.

نانوسيم نيتريد گاليم داراي کاربردهاي متعددي است. نانوسيم‌هاي نيمه‌هادي نيتريد گاليم مي‌توانند در نسل جديد سيستم‌هاي نانو و اپتوالکتريک مورد استفاده قرار گيرند. اين گروه تحقيقاتي دريافته است که اين نانوسيم‌ها مي‌توانند در سه بعد خواص پيزوالکتريک داشته باشند، اين درحالي است که خود نانوسيم‌ها يک بعدي هستند.

نانوسيم‌هايي به قطر 100 نانومتر معمولا به‌ عنوان مواد تک بعدي شناخته مي‌شوند. اخيرا محققان دانشگاه نورث وسترن دريافته‌اند که نانوسيم‌هاي نيتريد گاليم به ‌صورت منفرد داراي خواص پيزوالکتريک بسيار قوي هستند. پيزوالکتريک به قابليتي مي‌گويند که در آن با ايجاد فشار مکانيکي مي‌توان بار الکتريکي ايجاد کرد.

نيتريد گاليم يکي از مواد بسيار کليدي در ميان نيمه‌هادي‌ها تلقي شده و در حال حاضر در عناصر اپتوالکتريک نظير ليزرهاي آبي، در نتيجه در ديسک‌هاي بلوري و ديودهاي نشر نور (LED) به‌ وفور مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اخيرا ثابت شده نانوژنراتورهاي مبتني بر نانوسيم نيتريد گاليم مي‌توانند انرژي مکانيکي مانند حرکت زيست مکانيکي را به جريان الکتريسيته تبديل کنند.

«اسپينوسا» مي‌گويد: هرچند نانوسيم‌ها نانوساختار تک بعدي محسوب مي‌شوند، اما برخي خواص آنها مانند پيزوالکتريسيتي، به ‌صورت سه بعدي است. ما حدس مي‌زديم که نانوسيم‌ها از خود خواص پيزوالکتريک سه بعدي نشان دهند، بنابراين هدف ما اين بود که ثابت پيزوالکتريک را همانند مواد توده‌اي براي هر نانوسيم به‌ دست آوريم.

براي اين کار، محققان يک ميدان الکتريکي را در جهت‌هاي مختلف درون يک نانوسيم اعمال کردند و در قدم بعد جابه‌جايي بسيار کوچکي که ماحصل اين فرايند بود را اندازه‌گيري کردند که غالبا در حد 10 تا 12 پيکومتر به ‌دست مي‌آمد. اين گروه تحقيقاتي يک روش مبتني بر ميکروسکوپ SPM ارائه کردند که با آن مي‌توان جابه‌جايي را با دقت بسيار بالا اندازه‌گيري کرد.

«مجيد ميناري» از محققان دوره پسادکتري در اين گروه و نويسنده اصلي مقاله مي‌گويد: اين اندازه‌گيري بسيار چالش برانگيز است، زيرا ما بايد جابه‌جايي را اندازه‌گيري کنيم که ابعاد آن از يک اتم هيدروژن کوچکتر است. نتايج اين تحقيق بسيار جالب است، به ‌ويژه اين که اخيرا ثابت شده است که از نيمه‌هادي‌هاي نيتريد گاليم مي‌توان در ساخت نسل جديد نانوژنراتورها استفاده کرد.