Nanoseviyede Lehimleme

Gitgide daha küçük ölçekte elektrnik devre üretimi, nanodevrelere olan ilgiyi artırdı. Japon araştırmacılar nanoseviyede lehimleme olarak adlandırabilecek bir yöntem geliştirdiler.

Gümüş nanotelleri çarpraz yerleştirmek, kararlı devre oluşturmaya yetmiyor. Nanotellerin nanoseviyede birleştirme yöntemi, düzgün devre yapılması için çok önemli." diyor Japonya'da bulunan Shinshu Üniversitesi'nden Takaaki Toriyama ve Tsutomu Ishiwatari.

Nanotellerin lehimlenmesi

Gümüş nanotelleri birleştirmek için kullanılan yöntem şöyle işliyor: nanoteller kloroaurik asit ile indirgenip, metalik altın nanotanecikler oluşturuluyor. Toriyama ve Ishiwatari bu yöntemi denedikleri zaman, tellerin aşındığını gözlemlemişler. Teller önce tiyol tabakası ile kaplanıp, daha sonra kloroaurik asite maruz bırakılırsa, nanotellerde aşınma olmuyor ve aralarında kalıcı bir bağ oluşuyor.

"Toriyama ve Ishiwatari'nin metodu daha basit ve nanoteknolojik aygıt üretimi alanında ümit vadediyor." demiş C N R Rao, Jawaharlal Nehru İleri Düzey Bilimsel Araştırma Merkezi malzeme kimyası uzmanı.

Kaynak: 1 , 2 [Makale]

Yağ Lekeleri İçin Yeni Nanotel Kağıt

Nanotel kağıt, yağ ve diğer organik kirleri temizlemekte kullanılacak yeni bir malzeme olabilir. Bilim adamlarının ürettiği bu kağıt, ağırlığının 20 katı kadar yağ emebiliyor ve tekrar tekrar kullanılabiliyor. Kağıt sıcaklığa dayanıklı olduğu için, emilen yağ tekrar kullanılabiliyor. Yağ emmiş kağıt ısıtılıyor, yağ buharlaşıyor, buharlaşmış yağ başka bir kapta damıtılıyo. Böylece yağ tekrar kullanılabiliyor. Kağıt ayrıca suya da dayanıklı. Birkaç ay suda bekletilmiş kağıtlar fonksiyonlarını kaybetmiyor.

“Bulduğumuz şey nanotellerden oluşmuş ve yağ gibi hidrofobik sıvıları sudan emebilen bir kağıt." diyor Francesco Stellacci, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği doçenti, çalışmayı yürüten bilim adamı. Yağı emebilen ilk malzeme bu değil ama bu kağıdın verimliliği diğerlerine göre yüksek. Kullanılan nanoteller potasyum magnezyum oksitten yapılmış.





Yandaki resimde kağıdın yağı nasıl emdiğini görebiliyoruz.

Resimler www.nanowerk.com'dan alınmıştır.













Nanotel kağıtlar su temizlenmesinde de kullanılabilir.

Makale Nature Nanotechnology dergisinin 30 Mayıs internet sayısında yayınlandı.

Ek not: Çalışma grubunda 2004 Sabancı Üniversitesi mezunu Özge Akbulut da var.

Kaynak: 1

Nanotelleri Silikon Üzerine Dizmede Yeni Yöntem

Harvard Üniversitesi, Almanya'da bulunan Jena, Gottingen ve Bremen üniversiteleri ile işbirliği sonucunda ileride birçok ticari üründe kullanılabilecek nanotel içeren fotonik ve elektronik tümleşik devre üretimi yöntemi geliştirdiler.

Yarıiletken nanoteller ucuz kimyasal yöntemlerle kontrolsüz bir biçimde üretilebiliyor. İşin zor kısmı, nanotelleri kontrol ederek fonksiyonlu bir devre yapmak. Araştırmacılar, silikon tümleşik devre yapımında kullanılan "spin-on glass" yöntemi ve fotolitografyayı birleştirerek, nanotelleri silikon üzerine entegre eden düşük masraflı, yüksek miktarda tekrar tekrar üretim yapmayı sağlayan yöntemi gösterdiler.

Üretim yöntemi nanotellerin geometrik dizilişine bağlı olmadığı için, diğer nanotel birleştirme ve dizme yöntemleri ile birleştirilebilir. Araştırmacılar, yapılacak bu birleşmenin kuvvetli fotonik devreleri yapabilmemizi sağlayacağını düşünüyor.

Şimdi aygıtın çalışma prensibini açıklayalım. Nanotel yüksek iletkenliğe sahip sübstrat ve metalik sübstrat arasına sıkıştırılmış. Kısa devre oluşumunu engellemek içinse iki sübstrat arasına "spin-on glass" koyulmuş. Nanotel uzunluğu boyunca akım geçirilebiliyor. Böylece aygıt, LED olarak kullanılabiliyor. LED'in rengi kullanılan nanotele bağlı. Araştırmacılar, silikon üzerine dizilmiş ZnO nanotelleri kullanarak yüzlerce morotesi LED üretmiş.

Araştırmacılar buluşları için patent başvurusunda bulundu.

Makale Nano Letters dergisinde yayınlandı.

Kaynak: 1

Not: spin-on glass'ın Türkçe'sini bilen biri benimle paylaşabilir mi? Türkçe olmayan kelime kullanmak istemiyorum. Teşekkürler.

NANO 101 - Nanoteller

Genel bilgi

10⁻⁹ metre civarında çapa sahip olan tellere nanotel denir. Ya da nanoteller, birkaç nanometre büyüklükte bir genişliğe olan yapılardır. Uzunluk istenen değerde olabilir. Nanoseviyede kuantum mekanik özelliklerin önemi artmaktadır ve bu yüzden bu teller "kuantum telleri" olarak da adlandırılır. Bir çok nanotel çeşidi vardır: metalik (Ni, Pt, Au), yarıiletken (Si, InP, GaN), ve yalıtkan (SiO₂,TiO₂). Moleküler nanoteller ise yanyana gelmiş inorganik (Mo6S9-xIx) ya da organik moleküler (DNA) ünitelerin oluşturduğu yapılardır. Uzunluk-genişlik oranı 1000 olduğu için, genellikle tek boyutlu olarak kabul edilirler.


Nasıl Üretilirler

Nanoteller doğal bir yapı değildir ve laboratuvarda üretilmek zorundadır.

En yaygın üretim tekniği Buhar-Sıvı-Katı sentezleme metodudur. Bu metod, hammaddemiz laserle kopartılmışsa ya da gaz ise kullanılır. Hammaddeye öznce katalizör eklenir. Nanoteller için en iyi katalizörler sıvı metal (mesela altın) nanotanecikleridir. Hammedemiz bu nanotanecikleri doyurmaya başlar. Metal nanoparçacık aşırı doygunluğa ulaştığı zaman hammadde katılaşır ve dışarıya doğru nanotel olarak büyür. Nanotelin boyu istediğiniz değere ulaşınca, hammaddeyi kesiyorsunuz. Nanotel büyürken hammaddeyi değiştirirseniz, birbirini izleyen bir çok malzemeden oluşmuş bir nanotel üretmiş olursunuz.


Kullanım Yerleri

Nanoteller hala bir laboratuvar maddesidir. Fakat ileride bazı uygulamalarda karbon nanotüplerin yerini alabilir.

Nanotellerle p-tipi ve n-tipi yarıiletkenler oluşturuldu.

İki farklı yolla p-n jonksiyonu (p-n eklemi de demek daha hoş aslında) üretildi: birincisi fiziksel olarak p-tipi tel ile n-tipi tel kesiştirildi. İkinci metod bir teli farklı farklı dopinglerle uzunluğu boyunca doyurarak p-n jonksiyonu üretmek.

Bir çok p-n jonksiyonunu birleştirerek, mantıksal kapılar oluşturuldu.

İleride, nanoteller devredeki küçük bileşenleri birbirine bağlamada kullanılabilir.

Kaynak: 1

Nanoteller Rock Müziği Seviyor

Avustralyalı araştırmacı nanotellerin Deep Purple müziği dinletildiği zaman daha yoğun büyüdüğünü gözlemlemiş.

David Parlevliet, Murdoch Üniversitesi doktora öğrencisi, nanotellerden güneş pili yapmayı umduğu için, nanotellerin güneş enerjisini emme kabiliyetlerini test ediyor.

Müziğin büyümeye etkisini araştıran David, karşılaştırma için şu müzikleri kullanmış:

Deep Purple - Smoke on the Water
Chopin - Nocturne Opus 9 No 1',
Josh Abraham - Addicted to Bass
Rammstein - Das Modell
ABBA - Dancing Queen
ABC'deki Dr Karl'ın radyo programını bile kullanmış.

En yoğun dizilimi Deep Purple'da (aşağıdaki resim), en az yoğunluğu ise Rammstein'de gözlemledi.

Müzik daha kaliteli nanotel ürettiremedi.

Smoke on the Water'dekiler en saçma şekillere sahipmiş.


Bakalım daha neler duyacağız?

Kaynak: 1

Nanoseviyede Dayanıklılık ve Süneklik Testi

University of Pennsylvania School of Engineering mühendisleri nanoseviyedeki metal tellerin dayanıklılığını ve sünekliğini ölçüyorlar. Çalışmalar sonucunda nanoseviyede metallerin bu özellikleri için bir model oluşturuldu. Metaller nanohacimlerde daha kuvvvetli oluyorlar, ama bu özellik 10-50 nm arasında doygunluğa ulaşıyor ayrıca sıcaklık değişimine karşıda hassaslaşıyorlar. Bu buluşlar nanoteknolojik tasarım ve uygulamalar için önemli. Makale Physical Review Letters'a kapak oldu.

Makroseviyede olan dislokasyonların çoğalması (atomsal iç hatalar) nanoseviyede pek gözlemlenmiyor.

Bu bilim adamları "Küçük daha kuvvetlidir" anlayışını da ispat etmiş oldular.

Kaynak: 1

Altın Nanoseviyede Manyetik Oluyor

Georgia Institute of Technology üniversitesindeki fizikçiler altının nanoseviyede manyetik özellik gösterdiğini buldular. Altın nanoparçacıklarına elektrik alan uygulandığında parçacıkların yapısı 3 boyuttan 2 boyutlu (düzlemsel) bir yapıya dönüşüyor. Grup bir başka makalede altın nanotellerin oksidasyon sonucu manyetik özellik kazandıklarını yazdılar. Ayrıca oksitlenmiş altın nanotellerin belli bir uzunluğa kadar iletken metal olduklarını, uzunluk artınca yalıtkan olduklarını buldular. Bu buluş nanoseviyede böyle metal-yalıtkan geçisinin gözlemlendiği ilk örnek. İki buluş da, nanoteknoloji sayesinde maddelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini değiştirebilmemiz için önemli.

Altın nanoseviyede aslında bizim bildiğimiz altından çok daha değişik özelliklere sahip. Mikroseviyede neredeyse hiç bir element ile reaksiyona girmeyen altın, nanoseviyede çok aktif bir metal haline geliyor.

Farklı yerlerden elektrik alanı uygulamakla malzemelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini değiştirebilme (altın da olduğu gibi) başka malzemelerde de denenerek, geliştirilebilir.

Altın nanotel, 6 atomdan fazla uzatılırsa yalıtkan oluyor. Bu da altın nanotelden metal-yalıtkan bir anahtar yapılabilmesi demek.

Kaynak: 1

Fiberlerden Elektrik Üretimi

14 Şubat 2008 tarihli Nature dergisinde çıkan bir habere göre bilim adamları tekstil fiberlerinden elektrik enerjisi üretmeyi başardılar.

Yöntem şöyle işliyor: yukarıda altınla kaplı ZnO nanoteller, altlarında bulunan normal ZnO nanoteller var. Bu nanoteller fiber üzerine sarılmış durumda. Şimdi altınla kaplı nanoteller çekilince bunlar altlarındaki normal nanotelleri eğiyorlar. Nanotellerin piezoelektronik özelliğinden dolayı yamulan kısımlar, (yani normal nanotellerin üstü) artı, diğer kısımlar (alt taraf) eksi özellikte oluyor ve böylece akım üretilmiş oluyor.

Yani üzerimizdeki giysilerin fiberleri biz hareket ederken birbirine sürtünecek ve elektrik üretip elektrikli aletleri şarj edebilecek. Tabi ki bu yöntemle biraz zor, çünkü ZnO yıkanmaya dayanıklı değil, böyle bir T-shirt'ün hiç yıkanmaması lazım!

Resimdeki pembe tellerden biri normal ZnO nanotel, diğeri ise altınla kaplı. Birbirine sürtünce elektrik üretiliyor. Aşağıdaki resimde ise daha açık bir şekilde sistemi görebiliriz. Fırça şeklindeki çubuklar biribirine sürtüyor ve elektrik üretiliyor. (yeşil altın kaplı, diğerini kaplanmamış farz edin)

Grubun bir sonraki amacı üretilen voltaj seviyesini (800 nanovolt - 20 milivolt) yükseltmek.