مطالب تخصصی و فوق تخصصی (برق _الکترونیک) و (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)

معرفی روشی برای تحقیق در مورد عملکرد نانو سیستم های یک بعدی، امکان بهبود خواص الکتریکی-نوری قطعات الکترونیکی (بررسی ساختار شکاف باند ادوات نانو الکترونیک) دکترای نانو _ میکرو الکترونیک

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

نکته: بررسی ساختار شکاف باند ادوات نانو الکترونیک علاوه بر معرفی روشی برای تحقیق در مورد عملکرد سیستم های یک بعدی، امکان بهبود خواص الکتریکی-نوری قطعات الکترونیکی را مهیا ساخته است.

ادوات مبتنی بر مواد آلی به دلیل پیوندهای سست بین ملکولی در نانو الکترون های ایجاد شده از آنها، تا حد زیادی به لحاظ مکانیکی، می توانند انعطاف پذیر باشند. برخلاف این مواد آلی، مواد معدنی مانند سیلیکن، ژرمانیوم و گالیوم آرسناید تنها در حالات کریستالی قابلیت استفاده در ساختار ادوات  الکترونیکی را دارند که در این حالت نیز پیوندهای کوالانسی، انعطاف پذیری را در آنها غیر ممکن می سازد. خواصی مانند استحکام، انعطاف پذیری، رسانایی الکتریکی، خواص مغناطیسی، رنگ، واکنش پذیری و غیره. شروع تغییر خواص مواد با کوچکسازی آن بیش از هر چیز به نوع ماده و خاصیت مورد نظر بستگی دارد. به عنوان مثال با کوچک شدن ابعاد یک ماده، عموما برخی از خواص مکانیکی مواد مانند استحکام بهبود مییابد. این افزایش استحکام تنها در محدوده چند نانومتر اتفاق نمیافتد و ممکن است استحکام مادهای چند ده و حتی صد نانومتری نیز بسیار بیشتر از ماده توده ای بزرگ مقیاس باشد. از طرفی تغییر برخی خواص همانند رنگ و خواص مغناطیسی ممکن است در ابعاد تنها چند نانومتر رخ دهد. 

علاوه بر این دو مورد، حالت ترازهای انرژی الکترونهای اطراف هر اتم و همچنین تعداد الکترونهای لایه ی آخر آن نیز در تعیین خواص آن اتم یا ماده تاثیرگذار است. این ویژگی میتواند نقشی تعیین کننده در ساز و کار ترکیب شدن آن ماده خواص شیمیایی داشته باشد. برای مثال خواص یک یون فی با اتم آن ف متفاوت است. تا کنون نقش سه عامل عدد اتمی، عدد جرمی و آرایش الکترونی ماده در تعیین خواص الکترون های   نانو ساختار  مواد تاثیر گذار میباشد. خواص ماکروسکوپی یک ماده همانند نقطه ذوب، نقطه جوش و رسانایی الکتریکی، از طریق مطالعه نمونه ای که به قدر کافی برای اندازه گیری در شرایط معمول نانو ذرات صورت میپذیرد. این امر برای تمامی مواد درست نیست ، هنگامی که اندازه مواد کاهش یافته و به ابعاد نانومتری میرسد، ممکن است رفتار و خصوصیات کاملاً متفاوتی نسبت به همان ماده در ابعاد بزرگ دیده شود.چنانچه ماده ای با ساختار شکاف باند ادوات نانو الکترونیک و با مقیاس چند ده متری را کوچکتر کرده و به ابعاد میلیمتری برسانیم، هیچ تغییری در نقطه ی ذوب، رنگ و خواص مغناطیسی آن ایجاد نمیشود، اما این تغییر در هنگام کوچکتر کردن ماده تا ابعاد نانومتری دیده میشود و تعداد اتمهای سطحی در مواد با مقیاسهای بزرگتر از نانومتر ، بسیار ناچیز است، اما با ورود به دنیای نانومتری، مقدار این اتمها نسبت به کل اتمهای ماده، بسیار زیاد میشود. 

نتیجه گیری : 

بررسی ساختار شکاف باند ادوات نانو الکترونیک علاوه بر معرفی روشی برای تحقیق در مورد عملکرد سیستم های یک بعدی، امکان بهبود خواص الکتریکی-نوری قطعات الکترونیکی را مهیا ساخته است.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

تحقیقات در زمینه ی نانو ابزار ها (نانو بیو سنسور های الکتریکی)  جزء پژوهشهای علمی به روز دنیا است (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید )

نکته : با استفاده از این حسگرها (نانو بیو سنسورها) شناسایی مقادیر بسیار کم آلودگی شیمیایی یا ویروس و باکتری در سامانه ی کشاورزی و غذایی ممکن است. تحقیقات در زمینه ی نانو ابزارها جزء پژوهشهای علمی به روز دنیا است.

با ورود علوم و فناوری نانو و فراهم شدن امکان ساخت الکترودهایی در مقیاس بسیار کوچک، ساخت حسگرهای نانومتری نیز میسر شد. این حسگرها به لحاظ دارا بودن سایز نانومتری و کاربردشان در محیطهای زیستی، نانوبیوسنسور )نانوحسگر زیستی( نامگذاری شدند. نانوحسگرهای زیستی الکترودهای بسیار کوچکی در اندازهی نانومتری و ابعاد سلولی هستند که از طریق تثبیت آنزیمهای خاصی روی سطح آنها، نسبت به تشخیص گونه های شیمیایی یا بیولوژیک مورد نظر در سلولها حساس شده اند. از این حسگرها برای آشکارسازی و تعیین مقدار گونه ها در سیستمهای بیولوژیک استفاده میشود. این تکنیک، روش بسیار مفیدی در تشخیص عبور بعضی مولکولها از دیواره یا غشای سلولی است.در طراحی یک نانو حسگر  علوم مختلف مانند بیوشیمی، بیولوژی، الکترونیک، شاخه های مختلف شیمی و فیزیک حضور دارند. قسمت اصلی یک حسگر شیمیایی یا زیستی عنصر حسگر آن است. عنصر حسگر در تماس با یک آشکار ساز است. این عنصر مسئول شناسایی و پیوند شدن با گونه ی مورد نظر در یک نمونه ی پیچیده است.سپس آشکارساز سیگنالهای شیمیایی را که در نتیجه ی پیوند شدن عنصرحسگر با گونه ی مورد نظر تولید شده است را به یک سیگنال خروجی قابل اندازه گیری تبدیل میکند.

نانو حسگر ها به گونه های مختلفی دسته بندی میشوند. یکی از این دسته بندی ها بر اساس شکل نانو ذرات و کاربرد آنها به شکل زیر است:

الف - مواد نانو ساختار: مانند سیلیِ متخلخل، نانوحسگرهای ساخته شده از این مواد به منظور شناساییِ واکنشهای شیمیایی و زیستی به کار گرفته میشوند.

ب - نانو ذرات: مانند مواد کرویِ نانومقیاس که به عنوان گیرنده های نوری ـ زیستی، نوری ـ شیمیایی و حسگرهای تصویریِ فضایی کاربرد دارند. مانند ذرات نانو سیلی که به عنوان حسگرهای زیستی استفاده میشوند. همچنین میتوان نانو حسگرها را براساس نوع ساختارشان به سه دسته ی نقاط کوانتومی، نانو لوله های کربنی و نانو ابزارها تقسیم بندی کرد.

نتیجه گیری : 

با استفاده از این حسگرها (نانو بیو سنسورها) شناسایی مقادیر بسیار کم آلودگی شیمیایی یا ویروس و باکتری در سامانه ی کشاورزی و غذایی ممکن است. تحقیقات در زمینه ی نانو ابزارها جزء پژوهشهای علمی به روز دنیا است.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک