โรงเรียนมหาราช ๒

หมู่ที่ 6 บ้านมหาราช ตำบลบ้านส้อง อำเภอเวียงสระ จังหวัดสุราษฎร์ธานี 84190

Mon - Fri: 9:00 - 17:30

077-366762

นาโน แบ่งปันสิ่งที่คุณควรจะรู้เกี่ยวกับเรื่องราวของสิ่งที่เรียกว่านาโน

นาโน ในปี พ.ศ. 2508 กอร์ดอน มัวร์ วิศวกรได้ทำนายว่าจำนวนทรานซิสเตอร์ในวงจรรวม ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของไมโครโพรเซสเซอร์จะเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าทุกๆ 2 ปี โดยประมาณปัจจุบันเรียกการทำนายนี้ว่ากฎของมัวร์แม้ว่ามันจะไม่ใช่กฎทางวิทยาศาสตร์เลยก็ตาม กฎของมัวร์เป็นคำทำนายที่เป็นจริงเกี่ยวกับอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์มากกว่า

ผู้ผลิตไมโครโพรเซสเซอร์พยายามที่จะทำตามที่คาดการณ์ไว้ เพราะหากไม่เป็นเช่นนั้นแกลเลอรีรูปภาพนาโนเทคโนโลยีคือหนึ่งในพันล้านของเมตรทรานซิสเตอร์ในอนาคตจะต้องมีขนาดเล็กลงกว่าเดิม และกลายเป็นเส้นลวด นาโน ซึ่งเป็นโครงสร้างที่มีอัตราส่วนความยาวต่อความกว้าง และเส้นลวดนาโนสามารถบางอย่างไม่น่าเชื่อ

เป็นไปได้ที่จะสร้างเส้นลวดนาโนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 1 นาโนเมตร แม้ว่าวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ มักจะทำงานกับเส้นลวดนาโนที่มีความกว้างระหว่าง 30 ถึง 60 นาโนเมตร นักวิทยาศาสตร์หวังว่าอีกไม่นานจะสามารถใช้เส้นลวดนาโนเพื่อสร้างทรานซิสเตอร์ที่เล็กที่สุดได้แม้ว่าจะมีอุปสรรคที่ค่อนข้างยากอยู่บ้างก็ตาม

ในบทความนี้จะดูคุณสมบัติของเส้นลวดนาโน และเรียนรู้วิธีที่วิศวกรสร้างเส้นลวดนาโนและความคืบหน้าในการสร้างชิปอิเล็กทรอนิกส์โดยใช้ทรานซิสเตอร์เส้นลวดนาโน ในส่วนสุดท้ายจะดูการใช้งานที่เป็นไปได้สำหรับเส้นลวดนาโนรวมถึงการใช้งานทางการแพทย์บางอย่าง คุณสมบัติของเส้นลวดนาโนมันสามารถมีคุณสมบัติเป็นฉนวน เซมิคอนดักเตอร์หรือโลหะ

โดยขึ้นอยู่กับว่าทำมาจากอะไรลูกถ้วยไม่มีประจุไฟฟ้า ในขณะที่โลหะมีประจุไฟฟ้าเป็นอย่างดี สารกึ่งตัวนำจะอยู่ระหว่างทั้ง 2 โดยมีประจุภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ด้วยการจัดเรียงสายไฟเซมิคอนดักเตอร์ในการกำหนดค่าที่เหมาะสม วิศวกรสามารถสร้างทรานซิสเตอร์ซึ่งทำหน้าที่เป็นสวิตช์หรือเครื่องขยายเสียง คุณสมบัติที่น่าสนใจและต่อต้านพร้อมๆกัน

การใช้งานแบบง่ายของเส้นลวดนาโนมีสาเหตุมาจากขนาดที่เล็ก เมื่อคุณทำงานกับวัตถุที่มีขนาดนาโนหรือเล็กกว่าคุณจะเริ่มเข้าสู่ขอบเขตของกลศาสตร์ควอนตัม กลศาสตร์ควอนตัมอาจทำให้สับสนแม้กระทั่งกับผู้เชี่ยวชาญในสาขานี้ และบ่อยครั้งที่มันท้าทายฟิสิกส์คลาสสิกหรือที่เรียกว่าฟิสิกส์ของนิวตัน ตัวอย่างเช่น โดยปกติอิเล็กตรอนไม่สามารถผ่านฉนวนได้

นาโน

ถ้าฉนวนบางพออิเล็กตรอนสามารถผ่านจากด้านหนึ่งของฉนวนไปยังอีกด้านหนึ่งได้ เรียกว่าการขุดอุโมงค์อิเล็กตรอน แต่ชื่อนี้ไม่ได้ทำให้คุณเข้าใจว่ากระบวนการนี้แปลกประหลาดเพียงใด อิเล็กตรอนจะผ่านจากด้านหนึ่งของฉนวนไปยังอีกด้านหนึ่งโดยไม่ทะลุผ่านตัวฉนวนหรือครอบครองพื้นที่ภายในฉนวน คุณอาจบอกว่ามันเทเลพอร์ตจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง

คุณสามารถป้องกันการขุดอุโมงค์อิเล็กตรอนได้โดยใช้ชั้นฉนวนที่หนาขึ้น เนื่องจากอิเล็กตรอนสามารถเดินทางผ่านระยะทางที่น้อยมากเท่านั้น คุณสมบัติที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งคือเส้นลวดนาโนบางตัวเป็นตัวนำแบบขีปนาวุธ ในตัวนำปกติอิเล็กตรอนชนกับอะตอมในวัสดุตัวนำสิ่งนี้จะทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ช้าลงและสร้างความร้อนเป็นผลพลอยได้

ในตัวนำแบบขีปนาวุธอิเล็กตรอนสามารถเดินทางผ่านตัวนำได้โดยไม่ชนกัน สายนาโนสามารถนำไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องใช้ความร้อนจัดในระดับนาโน ธาตุต่างๆสามารถแสดงคุณสมบัติที่แตกต่างไปจากที่คาดไว้มาก ตัวอย่างเช่น ทองคำมีจุดหลอมเหลวมากกว่า 1,000 องศาเซลเซียส การลดขนาดทองคำจำนวนมากทำให้เหลือขนาดอนุภาคนาโนเท่ากับคุณลดจุดหลอมเหลว

เพราะเมื่อคุณลดอนุภาคใดๆให้เหลือระดับนาโน อัตราส่วนระหว่างพื้นผิวต่อปริมาตรจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ในระดับนาโนทองคำยังทำตัวเหมือนเซมิคอนดักเตอร์ แต่โดยรวมแล้วมันเป็นตัวนำองค์ประกอบอื่นๆมีพฤติกรรมแปลกๆในระดับนาโนเช่นกัน โดยภาพรวมแล้วอะลูมิเนียมไม่ใช่แม่เหล็กแต่อะตอมอะลูมิเนียมกลุ่มเล็กๆนั้นเป็นแม่เหล็ก

คุณสมบัติขององค์ประกอบที่คุ้นเคยในประสบการณ์ประจำวัน และวิธีที่คาดหวังให้พวกมันทำงานอาจใช้ไม่ได้เมื่อลดองค์ประกอบเหล่านั้นให้เหลือขนาดนาโนเมตร เขายังคงเรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติต่างๆขององค์ประกอบต่างๆในระดับนาโน องค์ประกอบบางอย่าง เช่น ซิลิคอน จะไม่เปลี่ยนแปลงมากนักในระดับนาโน ทำให้เหมาะสำหรับทรานซิสเตอร์และการใช้งานอื่นๆ

ส่วนอื่นๆยังลึกลับและอาจแสดงคุณสมบัติที่ไม่สามารถคาดเดาได้ในตอนนี้ ท่อนาโนคาร์บอนและจุดควอนตัม เส้นลวดนาโนเป็นเพียงวิศวกรโครงสร้างที่น่าตื่นเต้นและนักวิทยาศาสตร์กำลังสำรวจในระดับนาโน วัตถุระดับนาโนที่สำคัญอีก 2 ชิ้น ได้แก่ ท่อนาโนคาร์บอนและควอนตัมดอท ท่อนาโนคาร์บอนเป็นโครงสร้างทรงกระบอกที่ดูเหมือนแผ่นกราไฟต์ที่ม้วนเป็นแผ่น

คุณสมบัติของมันขึ้นอยู่กับวิธีการม้วนกราไฟต์เข้าไปในกระบอกสูบโดยการกลิ้งอะตอมของคาร์บอนไปทางเดียว คุณสามารถสร้างเซมิคอนดักเตอร์ได้แต่การรีดด้วยวิธีอื่นสามารถทำให้วัสดุแข็งแรงกว่าเหล็กถึง 100 เท่า จุดควอนตัมคือชุดของอะตอมที่รวมกันแล้วทำหน้าที่เหมือนอะตอมขนาดใหญ่

บทความที่น่าสนใจ : ไขมันทรานส์ เหตุผลที่คุณควรเลี่ยงการทานไขมันทรานส์เป็นประจำ