Keti Smit, Arizona Universiteti tərəfindən

Andrew Zinin tərəfindən redaktə edilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Arizona Universitetinin prorektoru, doktoranturadan sonrakı təqaüdçü Əli Həbiboğlu, Zafer Mutlu və əməkdaşlarının yeni nəsil radiasiya sensor cihazlarında və elektronikada istifadə üçün araşdırdıqları bir material olan qrafen nanolentlərini sintez etmək üçün molekulyar şüa epitaksi sistemindən istifadə edir. Müəllif: Leslie Hawthorne Klingler, Arizona Universitetinin Tədqiqat və Tərəfdaşlıq Ofisi

Arizona Universitetinin tədqiqatçıları ekstremal mühitlərə tab gətirmək potensialına malik nanoölçülü yarımkeçirici material olan qrafen nanolentləri üçün yeni perspektivli bir tətbiq nümayiş etdiriblər. Komandanın tapıntıları elektrik şəbəkəsinə birləşmə enerjisinin gətirilməsindəki əsas maneəni aradan qaldırmağa kömək edə bilər.

ACS Applied Materials & Interfaces jurnalında dərc olunmuş konsepsiya sübutu tədqiqatı üçün tədqiqatçılar GNR-lər kimi tanınan nanolentləri yarımkeçirici cihazlara inteqrasiya edərək onları qamma şüalanmasına məruz qoydular. Nəticələr göstərir ki, lentlər termoyadro reaktorları üçün və dərin kosmosda radiasiya sensorları kimi xidmət edə bilər, çünki intensiv şüalanma mövcud texnologiyalara meydan oxuyur və materialın parçalanmasının yaxından monitorinqi vacib sistemlərin etibarlı şəkildə işləməsinə kömək edə bilər.

Arizona Universiteti Mühəndislik Kollecinin materialşünaslıq və mühəndislik üzrə dosenti, baş tədqiqatçı Zafer Mutlu bildirib ki, “Cihazlar məruz qalmadan sağ çıxır və hələ də reaksiya verir, lakin onların elektrik performansı kəskin şəkildə dəyişir.” “Sensordan istədiyimiz davranış məhz budur.”

GNR əsaslı sensorlar, mühəndislərin reaktorun birinci divarının vəziyyətini necə izlədiyini təkmilləşdirməklə, termoyadro enerjisinin təmiz, demək olar ki, məhdudiyyətsiz enerji mənbəyi kimi açılmasına kömək edə bilər. Bu ən daxili maneə, həddindən artıq qızmış yanacağı reaktor strukturundan ayırır və intensiv radiasiya altında tədricən parçalanır, dövri yoxlama və dəyişdirmə tələb edir. Mühəndislər bu zədəni izləyir, lakin bugünkü silikon əsaslı sensorlar birinci divarın içərisində yaşaya bilmir. Bunun əvəzinə, onlar maneənin xaricinə yerləşdirilməlidir ki, bu da əməliyyat zamanı dolayı ölçmələrə və bağlandıqdan sonra fiziki yoxlamaya etibar etməyə məcbur edir.

Qamma şüalanması lentlərin atom çərçivəsini toxunulmaz saxladığı və güclü, ölçülə bilən elektrik reaksiyası yaratdığı üçün tədqiqatçılar GNR əsaslı sensorların nəticədə reaktor nüvəsinə bugünkü elektronikanın yaşaya biləcəyindən daha yaxın işləməsi üçün hazırlana biləcəyini təklif edirlər ki, bu da yoxlama və texniki xidmət üçün baha başa gələn bağlanmaları azalda və termonüvə elektrik stansiyalarının işlək vəziyyətdə qalma müddətini artıra bilər.

Mutlu bildirib ki, “Real vaxt rejimində monitorinq bu layihə üçün bizim vizyonumuzdur”.

Kəşfin içində

Bu, GNR-lərin qamma şüalanmasına reaksiyasının ilk tədqiqatı olsa da, onlar çip texnologiyasını silikon hüdudlarından kənara çıxarmaq üçün aparıcı namizədlər kimi geniş şəkildə öyrənilir. Onların mikroskopik ölçüsü və davamlılığı süni intellekt sistemlərindən tutmuş smartfonlara qədər hər şeydə istifadə olunan çiplərin sürətini və enerji səmərəliliyini artıra bilər.

Mutlu və AU-dan olan səkkiz əlavə tədqiqat müəllifi, lentləri molekulyar səviyyədən sintez edərək, onları ümumi yarımkeçirici cihazlara yerləşdirdilər. Onlar Mutlu-nun inkişaf etdirdiyi yeni istehsal üsullarından istifadə edərək lentləri orta hesabla düz doqquz atom enində, bir atom qalınlığında və təxminən 45 nanometr uzunluğunda – insan saçından on minlərlə dəfə nazik – düzəltdilər.

Mutlu bildirib ki, kiçik lentlər klassik fizika qaydalarına deyil, kvant fizikasının qaydalarına uyğun hərəkət edir. Radiasiya olmadığı təqdirdə, tədqiqatda istifadə edilənlər kimi, cərəyan GNR-lərdən yaxşı müəyyən edilmiş şəkildə axır. Tədqiqatçıların ölçmələri göstərir ki, ətrafdakı havadan keçən qamma şüalanması ümumi strukturunu dəyişdirmədən lent kənarlarını incə şəkildə dəyişdirən reaktiv molekullar əmələ gətirir. Bu miqyasda kvant effektləri material vasitəsilə elektrik siqnalının ötürülməsinə kiçik dəyişikliklərin təsirini gücləndirir.

Tədqiqatçılar dəyişikliklərin Anderson lokalizasiyası adlanan kvant effektini tetiklediyini irəli sürürlər. Bu effekt yük daşıyan elektronları yerində saxlayır və cərəyanı kəskin şəkildə azaldır, reaktorun texniki xidmətinin planlaşdırılması üçün daha dəqiq məlumat verə biləcək radiasiyaya məruz qalma siqnalını yaradır.

Uzun müddətdir ki, genişmiqyaslı, karbonsuz elektrik enerjisinin perspektivli mənbəyi hesab edilən termoyadroviy enerjisi, 2022-ci ildən bəri istehlak etdikləri yanacağa çatdırılan lazerlərdən daha çox enerji istehsal edən təcrübələr də daxil olmaqla, əsas laboratoriya mərhələlərinə çatıb, lakin hələ də əsas mühəndislik maneələri ilə üzləşir. Auditoriya Universitetinin tədqiqatçıları, imkan verən texnologiyaların miqyasını artırmaq və şəbəkəyə termoyadroviy enerjisi çatdırmaq səyləri üzərində sənaye ilə əməkdaşlıq edirlər.

Bu birləşmə tətbiqinə bənzər şəkildə, GNR sensorları rabitə peykləri, Yer müşahidə peykləri və dərin kosmik zondlar da daxil olmaqla kosmik sistemlərin sağlamlıq vəziyyəti haqqında məlumat verə və nasazlıqlar baş verməzdən əvvəl radiasiya ilə əlaqəli aşınmanın erkən əlamətlərini müəyyən edə bilər.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Nanomiqyasda itələyici materialların dizaynı

Mutlu və əməkdaşları üçün növbəti addım eyni cihazı fərqli radiasiya dozaları altında sınaqdan keçirməkdir. Onlar həmçinin müxtəlif ölçülü GNR-ləri araşdırmağı planlaşdırırlar. Bu araşdırmalardan sonra Mutlu əmindir ki, tədqiqatda istifadə edilən sintez metodu tədqiqatçılara yeni lent formalarını fərdiləşdirməyə imkan verəcək.

On ildən çoxdur ki, kvant materialları və yarımkeçirici cihazlar üzərində tədqiqat aparan Mutlu bildirib ki, “Maddi atomu atom-atom, molekul-molekul dizayn edə bilərsiniz. Onu daha az həssas, daha həssas, qeyri-həssas edə bilərsiniz”.

Bu nəzarət səviyyəsi gələcək kosmik sistemlər üçün vacibdir, çünki həm elektron komponentlər, həm də monitorinq cihazları davamlı radiasiya təsiri altında uzun müddət işləməlidir. Atom səviyyəsində materialı uyğunlaşdırmaq üçün eyni qabiliyyət radiasiyaya davamlı yarımkeçirici çipləri, eləcə də sistemin fəaliyyətini zamanla izləyən sensorları dəstəkləyə bilər.

Məqalənin həmmüəllifləri postdoktorant tədqiqatçı Kentaro Yumigeta və doktorant Məhəmməd Yusufoğlu idi.

Nəşr detalları

Kentaro Yumigeta və başqaları, Doqquz Atomlu Kreslolu Qrafen Nanoribbon Tranzistorların Qamma Şüalanmaya Elektrik və Struktur Cavabları, ACS Tətbiqi Materiallar və İnterfeyslər (2026). DOI: 10.1021/acsami.6c02516

Jurnal məlumatları: ACS Tətbiqi Materiallar və İnterfeyslər 

Əsas anlayışlar

Plazmada radiasiya və hissəciklərin əmələ gəlməsiNanostrukturlar

Arizona Universiteti tərəfindən təmin edilir