قدمی نو در عرصه نانوتکنولوژی
مهندسان مؤسسه فناوری جورجیا میگویند یک شیوه جدید برای چاپ نانوساختارهای فلزی با استفاده از نیروی نور ابداع کردهاند که میتواند کاربردهایی در حوزههای مختلف فناوری نانو داشته باشد. هرچند در حال حاضر برخی روشها برای انجام همین کار وجود دارد، اما آهسته (کمسرعت) و دشوار هستند که موجب میشود امکان استفاده از آنها در مقیاس تجاری وجود نداشته باشد. این مهندسان اعتقاد دارند شیوه ابداعی موسوم به پرتوافکنی ابرنورتاب (سوپرلومینسانس) یک پیشرفت محسوب میشود که میتواند امکان پیشرفتهای مهم فناورانه را در حوزه وسیعی از کاربردهای صنعتی، تجاری و علمی ازجمله پیشرفت در نانوتکنولوژی فراهم سازد.
همزمان با تداوم پیشرفت فناوریها، دانشمندان و مهندسان نیاز فزایندهای به اشیای چاپ شده در مقیاس نانو (صدها بار کوچکتر از موی انسان) دارند. این مسئله بهخصوص در مورد فناوریهای نانوی بسیار پیشرفته مانند تولید برق و حسگر و نیز رویههای پزشکی نوینی که در گذشته تنها در داستانهای علمی وجود داشتند، صدق میکند.
متأسفانه روش کنونی برای چاپ ساختارهای نانوی فلزی دربردارنده استفاده از منبع بسیار نیرومند نور موسوم به لیزر یک کوادریلیوم ثانیه (femtosecond) است. این تجهیزات آزمایشگاهی عموماً صدها هزار دلار هزینه دارند. آنها همچنین نانوساختارهای فلزی بسیار آهسته چاپ میکنند. این دو محدودیت موجب شده گسترش مقیاس این نوع تولیدات مقیاس نانو تقریباً ناممکن و کاربرد آنها محدود به شرایط آزمایشگاهی باشد.
محققان مؤسسه مزبور بهمنظور غلبه بر این محدودیتها درصدد تحقیق و کاوش درباره روش چاپ اشیا با استفاده از منابع سریعتر و ارزانتر برآمدند. این محققان در آغاز کار به جستوجوی منابع نوری پرداختند که مانند لیزرهای فمتوثانیه (femtosecond) قابل متمرکز شدن باشند. از طرفی آنها نیازمند یافتن یک منبع نور بودند که به اندازه کافی با هزینه و نیروی پایین باشد تا بتوان آن را در مقیاس تجاری گسترش داد. پس از مدتی تحقیق به دیودهای ابرنورتاب (SLEDs) رسیدند. این دیودها نوری ساطع میکنند که شدت یک میلیاردی کمتری از لیزرهای یادشده دارد و موجب میشود نیاز به نیرو تا حد زیادی کاهش پیدا کند.
محققان با داشتن این منبع نور شروع به ساختن سیستم نورافکنی ابرنورتاب (SLP) کردند. این به معنای ایجاد یک وسیله خاص بود که بتواند تصاویر دیجیتال را به تصاویر اپتیکال تبدیل و سپس آنها را روی یک سطح شیشهای چاپ کند. نتیجه کار یک دستگاه بود که تا حد زیادی مانند یک پروژکتور دیجیتال عمل میکند، اما تصاویر بسیار دقیقتری تولید میکند. سپس محققان با استفاده از نمک فلزی، جوهر چاپ مخصوص خود را ساختند و برخی مواد شیمیایی دیگر را افزودند تا به این جوهر کمک کند بهطور مؤثر نور را جذب کند. پس از آن زمان آزمایش واقعی فرارسید و این فرایند کار کرد. این فرایند (SLP) نهتنها موفقیتآمیز بود بلکه محققان به دو هدف خود یعنی کاهش مصرف نیرو (برق) و زمان تولید نیز دست یافتند. آنها میگویند این روش 480 بار سریعتر از روشهای فعلی و 35 بار نیز ارزانتر است و تنها حدود 3000 دلار هزینه دارد. این پژوهشگران اعتقاد دارند روش ابداعی آنها در آینده میتواند برای حوزههایی مانند اپتیک، پلاسمونیک و هر حوزهای که مستلزم استفاده از نانوساختارهای فلزی است، سودمند باشد.
همزمان با تداوم پیشرفت فناوریها، دانشمندان و مهندسان نیاز فزایندهای به اشیای چاپ شده در مقیاس نانو (صدها بار کوچکتر از موی انسان) دارند. این مسئله بهخصوص در مورد فناوریهای نانوی بسیار پیشرفته مانند تولید برق و حسگر و نیز رویههای پزشکی نوینی که در گذشته تنها در داستانهای علمی وجود داشتند، صدق میکند.
متأسفانه روش کنونی برای چاپ ساختارهای نانوی فلزی دربردارنده استفاده از منبع بسیار نیرومند نور موسوم به لیزر یک کوادریلیوم ثانیه (femtosecond) است. این تجهیزات آزمایشگاهی عموماً صدها هزار دلار هزینه دارند. آنها همچنین نانوساختارهای فلزی بسیار آهسته چاپ میکنند. این دو محدودیت موجب شده گسترش مقیاس این نوع تولیدات مقیاس نانو تقریباً ناممکن و کاربرد آنها محدود به شرایط آزمایشگاهی باشد.
محققان مؤسسه مزبور بهمنظور غلبه بر این محدودیتها درصدد تحقیق و کاوش درباره روش چاپ اشیا با استفاده از منابع سریعتر و ارزانتر برآمدند. این محققان در آغاز کار به جستوجوی منابع نوری پرداختند که مانند لیزرهای فمتوثانیه (femtosecond) قابل متمرکز شدن باشند. از طرفی آنها نیازمند یافتن یک منبع نور بودند که به اندازه کافی با هزینه و نیروی پایین باشد تا بتوان آن را در مقیاس تجاری گسترش داد. پس از مدتی تحقیق به دیودهای ابرنورتاب (SLEDs) رسیدند. این دیودها نوری ساطع میکنند که شدت یک میلیاردی کمتری از لیزرهای یادشده دارد و موجب میشود نیاز به نیرو تا حد زیادی کاهش پیدا کند.
محققان با داشتن این منبع نور شروع به ساختن سیستم نورافکنی ابرنورتاب (SLP) کردند. این به معنای ایجاد یک وسیله خاص بود که بتواند تصاویر دیجیتال را به تصاویر اپتیکال تبدیل و سپس آنها را روی یک سطح شیشهای چاپ کند. نتیجه کار یک دستگاه بود که تا حد زیادی مانند یک پروژکتور دیجیتال عمل میکند، اما تصاویر بسیار دقیقتری تولید میکند. سپس محققان با استفاده از نمک فلزی، جوهر چاپ مخصوص خود را ساختند و برخی مواد شیمیایی دیگر را افزودند تا به این جوهر کمک کند بهطور مؤثر نور را جذب کند. پس از آن زمان آزمایش واقعی فرارسید و این فرایند کار کرد. این فرایند (SLP) نهتنها موفقیتآمیز بود بلکه محققان به دو هدف خود یعنی کاهش مصرف نیرو (برق) و زمان تولید نیز دست یافتند. آنها میگویند این روش 480 بار سریعتر از روشهای فعلی و 35 بار نیز ارزانتر است و تنها حدود 3000 دلار هزینه دارد. این پژوهشگران اعتقاد دارند روش ابداعی آنها در آینده میتواند برای حوزههایی مانند اپتیک، پلاسمونیک و هر حوزهای که مستلزم استفاده از نانوساختارهای فلزی است، سودمند باشد.