دانش - توربين الكتروني

واضح آرشیو وب فارسی:جام جم آنلاین: دانش - توربين الكتروني
دانش - توربين الكتروني

كيوان فيض‌اللهي : محققان انگليسي به تازگي موفق به ساخت نانوتيوبي از كربن شده‌اند كه مي‌تواند در معرض جريان الكترون‌ها درست مثل توربين بادي كه در برابر جريان هوا قرار گرفته باشد، بچرخد. به گفته اين محققان، اين نانوتيوب مي‌تواند كوچك‌ترين پرينتر جهان باشد يا حتي حافظه كامپيوتر‌ها را تا حد بسيار چشمگيري كوچك كند. اساس كار محققان انگليسي چندان هم پيچيده نيست؛ نانوتيوب كربني با طول 10 و قطر يك نانومتر بين دو نانوتيوب ديگر معلق مانده است كه دو انتهاي نانوتيوب وسطي درون دو نانوتيوب ديگر قرار گرفته‌اند تا در مجموع يك مفصل چرخشي ايجاد كنند. زماني كه جريان الكتريكي مستقيمي از ميان اين نانوتيوب‌ها عبور كند، نانوتيوب وسطي شروع به چرخش خواهد كرد. اين طراحي تاكنون تنها با استفاده از شبيه‌سازي‌هاي كامپيوتري پيشرفته مورد آزمايش قرار گرفته است كه توسط كالين لمبرت (C.Lambert) و همكارانش در دانشگاه لانكستر در انگلستان انجام شد. اما آدريان بكتولد (A.Bachtold) از انستيتو نانوتكنولوژي كاتالان كه در اين كار تحقيقاتي دخالتي نداشت، در نظر دارد اين توربين‌هاي الكتروني را عملا بسازد تا ثابت كند كه اين ساختار به درستي كار خواهد كرد. محققان در سال‌هاي اخير با استفاده از چيز‌هاي مختلفي از DNA و مولكول‌هاي حساس سبك تا پروتئين‌هاي جابه‌جايي ميان‌سلولي، موتور‌هاي زيادي را در چنين مقياس‌هاي بي‌نهايت كوچكي طراحي كرده يا ساخته‌اند. اما طرح ابداعي محققان دانشگاه لانكستر يكي از ساده‌ترين نمونه‌هايي است كه تاكنون طراحي شده است. شايد اين پرسش به ذهن برسد كه طراحي و ساخت موتور‌هايي در چنين ابعاد كوچكي به چه دردي مي‌خورند. اما محققاني كه در اين زمينه فعاليت مي‌كنند به خوبي از گستره وسيع كاربرد‌هاي آنها آگاهي دارند؛ گستره‌اي كه از كوچك كردن اجزاي مورد استفاده در مخابرات نوري تا ساخت اشكال نويني از حافظه‌هاي كامپيوتر امتداد مي‌يابد.
اساس كار توربين‌هاي آبي يا بادي معمولي به اين ترتيب است كه اين توربين‌ها با منحرف كردن جريان هوا يا آب ورودي در يك جهت، به چرخش در مي‌آيند. در واقع اين مسئله باعث مي‌شود تا نيروي عكس‌العمل به وجود آمده، پره‌هاي توربين را در جهت مخالف هل دهد. درست به همين منوال، زماني كه الكترون‌ها از ميان توربين نانوتيوبي عبور مي‌كنند، تمايل دارند تا از روي آرايش حلزوني حلقه‌هاي كربن در نانوتيوب، در جهت خاصي بجهند. اين تمايل باعث مي‌شود تا الكترون‌ها به سوي جرياني حلزوني هدايت شوند و درنتيجه نيروي عكس‌العمل اين حركت، نانوتيوب كربن در جهت ديگر به چرخش در آيد. با اينكه طرح اخير تنها در شبيه‌سازي‌هاي كامپيوتري بسيار پيشرفته مورد آزمايش قرار گرفته است، اما محققان دانشگاه لانكستر اطمينان دارند كه اين جريان «باد» الكتروني آنقدر قدرت دارد كه بتواند از پس نيروهاي اصطكاكي برآيد كه تمايل دارند از حركت چرخشي نانوتيوب مياني جلوگيري كنند. محققان دانشگاه لانكستر علاوه بر اين اميدوارند كه با ساخت هر چه صيقلي‌تر نانوتيوب‌هاي كربن تا جايي كه امكان داشته باشد نيرو‌هاي اصطكاكي را در مفصل‌هاي چرخشي كاهش دهند.
محققان دانشگاه لانكستر بر اين باورند كه موتور ابداعي آنها مي‌تواند براي پمپاژ كردن اتم‌ها و مولكول‌ها از طريق نانوتيوب دوار مياني، مورد استفاده قرار گيرد. در واقع با استفاده از چند پمپ مي‌توان واكنش‌هاي شيميايي را به دقت تحت كنترل قرار داد تا به منظور ساخت مولكول‌هاي جديد، اتم‌ها را در الگو‌هاي خاصي به حركت درآورد. لمبرت در اين‌باره مي‌گويد: «اين درست مثل يك پرينتر جوهر افشان در مقياس نانو است.» علاوه بر اين، اتم‌هاي پمپاژ شده از طريق اين موتور مي‌توانند به عنوان اطلاعات ديجيتال نيز مورد استفاده قرار گيرند. آرايشي از اين موتور‌هاي كوچك مي‌توانند اتم‌هاي منفرد را ميان دو انتهاي نانوتيوب وسطي جابه‌جا كنند كه اگر يكي از اين دو انتها به عنوان يك و ديگري به عنوان صفر در دستگاه دودويي در نظر گرفته شود، امكان ذخيره يا پردازش اطلاعات وجود خواهد داشت. اگر چنين روشي عملي شود، مي‌توان اطلاعات را در فضايي نزديك به 10 برابر كوچك‌تر از پيشرفته‌ترين سيستم‌هاي فعلي ذخيره اطلاعات، ذخيره كرد. به گفته بكتولد «كار اخير گروه لمبرت بسيار جالب است. فرآيند ساخت اين موتور‌ها در مقايسه با نمونه‌هاي پيشين بسيار سرراست‌تر خواهد بود.» اما بكتولد در ادامه خاطرنشان كرد: تنها آزمايش‌هاي آينده هستند كه عيار طراحي اين موتور‌ها را مشخص خواهند كرد. كار تحقيقاتي گروه تحت هدايت لمبرت در شماره آينده ژورنال Physical Review Letters منتشر مي‌شود.
New Scientist, Jun. 11, 2008
دوشنبه 27 خرداد 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: جام جم آنلاین]

[مشاهده در: www.jamejamonline.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 237]