Полупроводниковые нанопроволоки могут стать источниками питания для наноустройств

Полу­про­вод­ни­ко­вые нано­про­во­локи из нит­рида гал­лия, откры­вают боль­шие воз­мож­но­сти в сле­ду­ю­щем поко­ле­нии нано– и оптико-электронных систем. Недавно иссле­до­ва­тели из Инже­нер­ной Школы Мак­кор­мик нашли новые пье­зо­элек­три­че­ские свой­ства нано­про­во­дов, кото­рые могли бы сде­лать их более полез­ными в авто­ном­ном пита­нии наноустройств.

 

Всего 100 нано­мет­ров в диа­метре, нано­про­во­локи часто счи­та­ются одно­мер­ными. Однако иссле­до­ва­тели из Северо-Западного Уни­вер­си­тета (США) недавно сооб­щили, что отдель­ные нано­про­во­локи из нит­рида гал­лия, про­яв­ляют пье­зо­элек­три­че­ские свой­ства – элек­три­че­ский заряд вызван меха­ни­че­ской нагруз­кой в трех изме­ре­ниях.
Выводы, полу­чен­ные под руко­вод­ством Гора­цио Эспи­ноза (Horacio Espinosa), Джейм­сом Н. (James N.) и Нэнси Дж. (Nancy J.) Фарли про­фес­со­ром Обра­ба­ты­ва­ю­щей Про­мыш­лен­но­сти и Пред­при­ни­ма­тель­ства при школе Инже­нер­ных и При­клад­ных Наук Мак­кор­мик, были опуб­ли­ко­ваны в Nano Letters.

Это схема одной пье­зо­элек­три­че­ской нано­про­во­локи. Изоб­ра­же­ние предо­став­лено Гора­цио Эспиноза

Нит­рид гал­лия (GaN) явля­ется одним из наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ных тех­но­ло­ги­че­ских  полу­про­вод­ни­ко­вых мате­ри­а­лов и повсе­местно исполь­зу­ется сего­дня в оптико-электронных эле­мен­тах, таких как синие лазеры (отсюда и Blue-Ray диски) и све­то­из­лу­ча­ю­щие диоды (СИД). Совсем недавно были про­де­мон­стри­ро­ваны Нано­ге­не­ра­торы на основе нано­про­во­дов GaN, кото­рые могут пре­об­ра­зо­вы­вать меха­ни­че­скую энер­гию (напри­мер, био­ме­ха­ни­че­ские дви­же­ния) в элек­три­че­скую энергию.

Хотя нано­про­вода одно­мер­ные нано­струк­туры, неко­то­рые свой­ства ‚такие, как пье­зо­элек­три­че­ство, линей­ная форма элек­тро­ме­ха­ни­че­ской связи  явля­ется трех­мер­ной в при­роде”,- ска­зал Эспиноза.

Резуль­таты пока­зали, что отдель­ные нано­про­вода GaN раз­ме­ром 60 нано­мет­ров про­яв­ляют пье­зо­элек­три­че­ские свой­ства в 3D до шести раз в срав­не­нии с основ­ными кон­ку­рен­тами. Поскольку сге­не­ри­ро­ван­ный заряд рас­тет линейно с пье­зо­элек­три­че­ской кон­стан­той, это откры­тие озна­чает, что нанопро­во­локи в шесть раз более эффек­тивны в пре­об­ра­зо­ва­нии меха­ни­че­ской энер­гии в электрическую.

Изме­ре­ния

Для полу­че­ния изме­ре­ний, иссле­до­ва­тели при­ме­нили элек­три­че­ское поле в раз­лич­ных направ­ле­ниях в одной нано­про­во­локе и изме­рили неболь­шие пере­ме­ще­ния, часто в пико-метровом диа­па­зоне. Группа раз­ра­бо­тала метод, осно­ван­ный на ска­ни­ру­ю­щей зон­до­вой мик­ро­ско­пии, исполь­зу­ю­щей высо­ко­точ­ные изме­ре­ния воз­мож­ных пере­ме­ще­ний атомно-силовым мик­ро­ско­пом.
Изме­ре­ния были очень слож­ные, так как нам нужно точно изме­рить сме­ще­ния в 100 раз меньше раз­мера атома водо­рода”,- ска­зал Маджид Минари (Majid Minary), веду­щий автор иссле­до­ва­ния.
Эти резуль­таты явля­ются захва­ты­ва­ю­щими, осо­бенно учи­ты­вая послед­ние демон­стра­ции Нано­ге­не­ра­то­ров на основе нано­про­во­дов GaN, для авто­ном­ного пита­ния наноустройств.

По дан­ным Northwestern University

© 2012 Мир Инно­ва­ций

Похожие новости

Ответить

Фотогалерея

Войти