 نانو : محققان اروپايي با استفاده از مدلسازيهاي رايانهاي مكانيك كوانتومي و فرايندهاي ساخت دقيق، اكسيدهاي فلزي شفاف و رساناي جديدي براي استفاده در محدوده وسيعي از كاربردهاي تحقيقاتي و عملي توليد كردهاند. تصور كنيد كه بتوانيد مشخصات دقيق يك ماده را براي يك مهندس تعريف كرده و سپس ماده جديد مورد نظر را با همان كيفيتي كه نياز داريد، تحويل بگيريد. اين دقيقا هدف پروژه NATCO (اكسيدهاي رساناي شفاف پيشرفته جديد) است كه هزينه آن توسط اتحاديه اروپا تأمين شده است. در اين پروژه ابتدا اكسيدهاي فلزي شفاف و رسانا (TCOs) با ويژگيهاي اُپتيكي و الكترونيكي خاص طراحي ميشود؛ سپس با استفاده از محاسبات مكانيك كوانتومي، اين ويژگيها براي ماده مورد نظر پيشبيني شده و سپس با استفاده از روشهاي ساخت ماده مورد نظر توليد ميشود؛ در نهايت بهصورت تجربي ويژگيهاي آن بررسي ميگردد. در نتيجه اين كار اكسيدهاي فلزي كاملاً جديد با كاربردهاي بالقوه در حسگرها، پيلهاي خورشيدي، پنجرههاي هوشمند، و محصولات تجاري و پژوهشي ديگر توليد ميشود. اين فرايند طراحي منطقي امكان توليد سريع و كاراي TCOهاي جديد با عملكرد بهبوديافته را براي محققان ايجاد ميكند. مواد اُپتوالكترونيكي كاملاً جديد TCOها (موادي كه رسانايي و شفافيت را بهطور همزمان دارا هستند) كاربردهاي بسيار زيادي دارند. تا همين اواخر بيشترِ TCOها مبتني بر مادهاي بهنام ITO بودند (اكسيد اينديوم حاوي مقدار كمي قلع). اين مواد مزايي زيادي دارند، اما دو مشكل بر سر راه استفاده از آنها وجود دارد. اول اينكه شفافيت آنها به خصوص در محدوده نور مادون قرمز نزديك خيلي خوب نيست و دوم، اينديوم بسيار كمياب و گران است. گروه تحقيقاتي NATCO تصميم گرفتند يك ماده كاملاً جديد را بررسي كنند: كوپرات استرانسيوم حاوي ناخالصي باريوم. مس، استرانسيوم و باريم بسيار فراوانتر و ارزانتر از اينديم هستند. محاسبات مكانيك كوانتومي گسترده نشان داد كه با وارد كردن چند درصد وزني ناخالصي باريوم درون كوپرات استرانسيوم، ميتوان به مادهاي رسيد كه دقيقاً رسانايي الكتريكي و شفافيت اُپتيكي مورد نظر را داشته باشد. ساختن مواد جديد يك مشكل اساسي بود. اين مواد ابتدا به شكل سراميكهاي تودهاي ساخته شده و سپس لايههاي نازكي از آنها روي بستر مناسب رسوب داده شدند. اين محققان از دو روش رسوبدهي PLD (رسوبدهي ليزر پالسي) و MOCVD (رسوبدهي شيميايي آلي فلزي) بهره بردند. پس از توليد مواد مورد نظر، ويژگيهاي آنها بهصورت تجربي اندازهگيري شد. ويژگيهاي اندازهگيري شده با مشخصات ماده مورد نظر تطابق بسيار خوبي داشت. |