Bliver ledet med nanovåd - dummies

Nanodyr er simpelthen meget små ledninger. De er sammensat af metaller som sølv, guld eller jern, eller halvledere som silicium, zinkoxid og germanium. Nanopartikler bruges til at skabe disse små nanotråde, som kan have en diameter så lille som 3 nanometer.

Voksende nanotråder

Produktionen af ​​nanotråder ligner nanorør; det kræver anvendelse af en katalysatorpartikel i et opvarmet reaktionskammer. For at vokse nanotråde sammensat af galliumnitrid, flytter forskere ved Harvard University nitrogengas og fordampet gallium gennem reaktionskammeret, der indeholder et jernmål. Jern nanopartikler er fordampet fra målet af en laser for at fungere som en katalysator. Både gallium- og nitrogenmolekyler opløses i jern nanopartikler. Når du får så meget gallium og kvælstof i partiklen, at det begynder at svede ud af overfladen, falder molekylerne ud på partiklens overflade, hvor de kombineres for at dyrke nanotråden.

Når du dyrker nogen nanowire, skal de materialer du bruger, være opløselige i katalysator nanopartikler. For eksempel for at dyrke silikone nanotråder anvendes en guldkatalysator nanopartikler, fordi silicium opløses i guld.

For at vokse arrays af nanodråber - fantastisk til fremstilling af elektroniske enheder eller sensorer - du kan bruge katalysator nanopartikler placeret på et fast substrat, snarere end nanopartikler i en damp. For eksempel har forskere ved National Institute of Standards and Technology brugt guld nanopartikler på en safiroverflade som katalysatorer til at vokse arrays af nanodråber sammensat af zinkoxid. Ved at ændre størrelsen af ​​guld nanopartikler, er de i stand til at kontrollere, om nanotråden vokser lodret i en vinkel på 60 grader op fra overfladen eller vandret langs overfladen.

Nanodyr på arbejde

Flere forskergrupper har demonstreret brugen af ​​nanotråde til at skabe hukommelsesenheder og transistorer. Forskere ved Hewlett-Packard og University of California i Los Angeles har påvist, at en hukommelsescelle kan dannes ved skæringspunktet mellem to nanotråder. Ved hjælp af et noget mere kompliceret udvalg af nanotråder har de også fået en transistorlignende enhed kaldet en tværstangspærre.

Folk på University of Southern California og NASA Ames Research Center har demonstreret en hukommelsesenhed, der anvender indiumoxid nanotråder. De forudsiger, at denne enhed vil være i stand til at gemme 40 gigabit per kvadratcentimeter, hvilket er en masse data efter ens standarder.

Byggetransistorer og hukommelsesenheder, der anvendes i computerchips fra materialer om bredden af ​​et nanometer, såsom nanotråder, kaldes molekylær elektronik.

I mellemtiden har de på Harvard University demonstreret en nanowire-baseret sensor, der kan registrere sygdomme i blodprøver. Sensorens arbejdsdel er en nanowire, der er blevet funktionaliseret ved at binde visse nukleinsyremolekyler til den. Nukleinsyremolekylerne binder til et cystisk fibrosegen, hvis det er til stede i en blodprøve. Når dette sker, ændres nanotrådernes konduktans. Ændringen i nanowirekonduktansen får strøm til at strømme.

Denne type sensor har potentialet til at give øjeblikkelig analyse af blodprøver til en række sygdomme, muligvis lige i din lægekontor med blot en pinprick i din finger. Det er meget mere praktisk end at give hætteglas fulde af blod og venter på en test, der kommer tilbage fra et laboratorium. Derudover er denne sensor meget følsom og kan opdage sygdomme, vi aldrig har kunnet opdage før eller opdage vira på et tidligere tidspunkt.

Men der er en stor udfordring for forskere, der udvikler denne teknik, enten med nanotråde eller nanorør: De skal finde en måde at gøre sensorerne selektive og forhindre falske signaler. I Harvard-demonstrationen gjorde de dette ved at anvende en specifik nukleinsyre, der kun ville binde til cystisk fibrosegenet.

Endelig undersøger forskere ved National Institute of Standards and Technology, såvel som folkene på the Max Planck Institute, brugen af ​​nanoteknologier for at øge tætheden af ​​et magnetisk registreringsmedium (såsom de diskdrev, der bruges i computere). Begge grupper har været i stand til at deponere arrays af magnetiske nanotråder - og deres arbejde viser, at det er muligt at bruge denne type struktur til at gemme information med en meget højere densitet end de nuværende diskdrev kan. Andre forskere undersøger imidlertid ideen om at bruge visse arrangementer af nano partikler for at gøre det samme som nanotråder. Det er en kaste op, hvilken ide der vil vinde ud.