نانوسیم

نانو سیم ها استوانه هایی با قطر۱۰–۱۰۰نانومترهستند که به سبب خواص الکتریکی، مکانیکی، شیمیایی و نوری آنها، کاربردهای بالقوه ای در حسگرهای زیستی و شیمیایی، و رساناهای الکتریکی مورد استفاده در ابزارهای نانو الکتریک پیدا کرده اند. فرایند رشد بخار_مایع _جامد (VLS) یکی از روش های مرسوم تولید نانو سیم هاست. رشد نانو سیم های سیلیسیمی را می توان با بررسی دیاگرام فازی دوتایی طلا _سیلیسیم به خوبی درک کرد. باید توجه داشته باشیم که هیچ انحلال پذیری متقابلی بین طلا و سیلیسیم وجود ندارد.
نانوسیم های فلزی
در اولین مرحله رشد نانو سیم های سیلیسیمی به روش VLS, لایه نازکی از طلای خالص بر روی یک زیرلایه نشانده می شود. با گرم کردن زیرلایه، لایه نازک طلا در هم می آمیزد و به جزایری از نانوذرات جامد تبدیل می شود. نانو ذرات طلا که به آن ها کاتالیزگرنانوسیم هم گفته می شود به عنوان الگوی رشد نانوسیم های سیلیسیمی عمل می کنند. در مرحله بعد که مرحله بخارفرایند VLSبرای رشد نانو سیم های سیلیسیمی گاز سیلان SiH4 به درون محفظه نگهدارنده سیستم زیرلایه و نانو ذرات طلا دمیده می شود. سپس، زیرلایه تا دمای معینی بین دمای یوتکتیک سیستم طلا-سیلیسیم °C)363)ونقطه ذوب طلا)°C1064)حرارت داده می شود. سیلیسیم حاصل از تجزیه گازسیلان با نفوذ به درون نانوذرات طلا، نقطه ذوب آن ها را کاهش می دهند.
مرحله مایع فرایند رشد VLSبا افزایش درصد سیلیسیم در یک دمای ثابت، آلیاژ طلا_سیلیسیم وارد منطقه دو فازی دیاگرام فازی طلا_سیلیسیم می شود. نفوذ سیلیسیم به درون نانوذرات طلا تا ذوب شدن کامل نانوذرات ادامه می یابد. اما شکل نانوذرات طلا به دلیل انرژی سطحی بین زیرلایه و آنها، همچنان به صورت گلوله های نیم کروی (مانند قطره های روغن در یک تابه تفلونی) باقی می ماند. با ادامه نفوذ و افزایش درصد سیلیسیم نانوذرات، فاز جامد سیلیسیم خالص که نانوسیم های سیلیسیمی را تشکیل خواهد داد، شروع به جوانه زنی می کند. (مرحله جامد فرایند رشد (VLS. قطر نانوسیم ها معادل قطر نانوذرات طلاست. فاز مایع باقی مانده با رشد نانوسیم ها بر روی زیرلایه، به طرف بالای نانو سیم ها رانده می شود. نانوسیم ها درحالی که هنوز جریان گاز سیلان برقرار است، به رشد طولی خود ادامه می دهند. با اتمام رشد نانوسیم ها، دما کاهش پیدا می کند و فاز مایع باقی مانده بر روی آن ها در دمای یوتکتیک منجمد می شود.
نانوسیم ها را می توان از فلزات، مواد نیمه هادی، مولکول های آلی و غیره تهیه کرد و نیز می توان آن ها را در علوم مکانیک، الکترونیک، اپتیک یا پزشکی بکار برد. دراینجا به معرفی و بررسی نانوسیم های فلزی جدید و کاربرد آن ها می پردازیم که در فرامواد برای تولید مواد با ضریب شکست منفی در دامنه نوری، در سیم های کوانتومی نیمه هادی برای ترانزیستورها، حسگرهای زیستی، منابع نوری، شناساگرها و نانوسیم های مولکولی مورد استفاده است. در آخر انتقال ردیف های مجزای اتم ها در نظر گرفته خواهد شد.