לאורך המדרגות האטומיות

חדשות מדע בשפה ידידותית
01.03.2005

שתף

 

צוות מדענים, בראשות ד"ר ארנסטו יוסילביץ' מהמחלקה לחומרים ופני שטח במכון ויצמן למדע, פיתח באחרונה שיטה חדשה לייצור מערכים של ננו-צינורות פחמניים. השיטה מבוססת על שימוש במדרגות זעירות (בסדר גודל אטומי) המצויות על פניו של משטח תחמוצת אלומיניום הקרוי ספיר. ננו-צינורות פחמניים עשויים - עקרונית - לשמש לייצור מעגלים חשמליים ננוסקופיים. אחת המגבלות העיקריות בדרך לפיתוח יישומים אלה מתבטאת בקושי ליצור ננו-צינורות פחמניים בתצורות של מערכים מסודרים, "לפי הזמנה". המחקר הנוכחי, של מדעני מכון ויצמן, עשוי להצביע על דרך אפשרית להתגברות על המגבלה הזאת.
 
בתחילה ניסו המדענים לכוון ננו-צינורות פחמניים באמצעות הפעלת שדה חשמלי. במסגרת ניסויים אלה הפעילו שדה חשמלי בזמן היווצרותם של הננו-צינורות, על משטחים שונים. להפתעתם גילו, כי ננו-צינורות שנוצרו על משטח ספיר (שלפי הכתוב במקרא, היא אחת מאבני החושן של הכהן הגדול), התארגנו במקביל זה לזה, אך ללא כל התחשבות בשדה החשמלי. למעשה, תהליך ההתארגנות התבצע גם כשלא הופעל כלל שדה חשמלי.
 
התבוננות קרובה יותר במשטח הספיר פתרה את התעלומה: משטחים אלה אינם חתוכים בדיוק לפי מישור הגביש. לכן המשטח אינו חלק, ועל פניו מצויות מדרגות זעירות, בסדר גודל אטומי. מדרגות אלה מקבילות זו לזו, והננו-צינורות הפחמניים "בחרו" להיווצר לאורכן. המדענים מסבירים, כי ננו-צינורות פחמניים נוצרים מהקטליזטור (זרז) של חלקיקי ברזל ננו-סקופיים, והם נמשכים לשדה מקומי שנוצר על-ידי המדרגות הזעירות. ברור שחלקיקים אלה "לא אוהבים" לעלות במדרגות, והם "מעדיפים" להחליק על הצד הפנימי של המדרגה, המשמש להם כמעין מסילה. כך הם מצויים תמיד במגע עם שני משטחים, דבר שכנראה מייצב את הקטליזטור. למעשה, הננו-צינורות הפחמניים עוקבים אפילו אחר פינות וזוויות במדרגות (תוצאת פגמים שונים בגביש הספיר). כך נוצרים ננו-צינורות פחמניים ישרים, או כאלה שמעוצבים במסלול "זיג-זג". לננו-צינורות אלה, אומרים המדענים, עשויות להיות תכונות אלקטרוניות מעניינות במיוחד.
 
ד"ר ארנסטו יוסילביץ: "בתהליך חיתוך המשטח אפשר לשלוט בכיוונן ובצורתן של המדרגות האטומיות על משטח הספיר, דבר שעשוי לאפשר לנו ייצור מבוקר של מערכים שונים של חוטים העשויים ננו- צינורות פחמניים".

שתף