افزايش قدرت حسگرها با نانوسيم هاي پيزوالكتريك
حسگرهاي ارتعاشي فوق حساس، یکی از كاربردهای نانوسيم‌هاي پيزوالكتريك هستند كه با خميده يا كشيده شدن، الكتريسيته توليد مي‌كنند. دانشمندان نشان دادند كه نانوسيم‌هاي توليدشده از اكسيد روي و نيتريد گاليم وقتي تحت فشار يا كشش قرار مي‌گيرند، الكتريسيته توليد مي‌كنند. اما بواسطه ثابت بار پيزوالكتريكي كم مواد امکان انجام موثر این فرآيند وجود ندارند .
يكي از راهکارها، ساخت نانوسيم‌هايي از جنس باريم، تيتانات است كه ثابت بار آن85 pc/N ، و در مقايسه با اكسيد روي ـ با ثابت بار-12pc/N و نيتريد گاليم- با-3 pc/N قابل توجه است. همان طور که Min-Feng Yu، استاد دانشگاه Illinois آمریکا، نیز نشان داد سنتز شيميايي آنها پيچيده و كنترل آن سخت است، اما ما را به سمت ابزارهايي با كارايي بهتر هدايت مي‌كند.
Yu و همكاراش نانوسيم‌هاي باريم تيتانات تازه رشدكرده را براي آزمايش بر روي سكوي بارگذاري قرار دادند. هر نانوسيم با پایه‌های پلاتینیومی ـ که با روش پرتوی الکترونی رسوب داده شدند ـ از دو انتها بر دو طرف شکاف موجود در زیرلایه متصل شدند(مطابق شکل). يك قسمت از این زیرلایه ثابت و قسمت ديگر با استفاده از یک محور منفرد متحرک است.
اين كار دقّت پژوهشگران را در گذاردن و برداشتن نمونه باريم تيتانات افزايش مي‌دهد. براي اندازه‌گيري پاسخ، خروجي نانوسيم‌هاي پيزوالكتريك از يك تقويت‌كننده فوق‌العاده حساس بار عبور داده شد، سپس با استفاده از نرم‌افزار کسب داده‌ها، استخراج شدند.
Yu و همكارانش در حین انجام آزمایش‌ها، فرايند برداشت و ذخیره‌سازی انرژي را با جزئیات نشان دادند. آنها همچنین الكتريسيته توليدي با نانوسيم‌ها را در طول چرخه بارگذاري تفسیر كردند. Yu می‌گوید: "ممکن است این ابزارها برای رسیدن به انرژي خروجي کافی يا حساسيت به اغتشاشات محیط، نظیر ارتعاشات مكانيكي و امواج صوتي، به آرايش خاصی از نانوسيم‌هاي باريم تيتانات نیاز داشته باشند؛ بنابراین به نظر می‌رسد به انواع نازک‌تر و طویل‌تري نیاز است."
ساختاری را که اين گروه آزمايش كردند280، نانومتر قطر و 15 ميكرومتر طول داشت؛ اما هنوز كارايي رقابت را نداشت. طبق آزمايش‌هاي آنها خروجي نانوسيم‌های باريم تيتانات 16 بار بيشتر از نانوسيم‌های اكسيد روي در شرايط يكسان است. این محققان در مرحله بعد قصد دارند شکل مدار را با كاهش ظرفيت پارازيتي و افزايش مقاومت بارگذاري بهينه‌سازی کنند. آنها معتقدند كه اين تغييرات مي‌تواند تبديل انرژي را تا ده برابر بهبود بخشد.
منبع:http://nanotechweb.org
يكي از راهکارها، ساخت نانوسيم‌هايي از جنس باريم، تيتانات است كه ثابت بار آن85 pc/N ، و در مقايسه با اكسيد روي ـ با ثابت بار-12pc/N و نيتريد گاليم- با-3 pc/N قابل توجه است. همان طور که Min-Feng Yu، استاد دانشگاه Illinois آمریکا، نیز نشان داد سنتز شيميايي آنها پيچيده و كنترل آن سخت است، اما ما را به سمت ابزارهايي با كارايي بهتر هدايت مي‌كند.
Yu و همكاراش نانوسيم‌هاي باريم تيتانات تازه رشدكرده را براي آزمايش بر روي سكوي بارگذاري قرار دادند. هر نانوسيم با پایه‌های پلاتینیومی ـ که با روش پرتوی الکترونی رسوب داده شدند ـ از دو انتها بر دو طرف شکاف موجود در زیرلایه متصل شدند(مطابق شکل). يك قسمت از این زیرلایه ثابت و قسمت ديگر با استفاده از یک محور منفرد متحرک است.
اين كار دقّت پژوهشگران را در گذاردن و برداشتن نمونه باريم تيتانات افزايش مي‌دهد. براي اندازه‌گيري پاسخ، خروجي نانوسيم‌هاي پيزوالكتريك از يك تقويت‌كننده فوق‌العاده حساس بار عبور داده شد، سپس با استفاده از نرم‌افزار کسب داده‌ها، استخراج شدند.
Yu و همكارانش در حین انجام آزمایش‌ها، فرايند برداشت و ذخیره‌سازی انرژي را با جزئیات نشان دادند. آنها همچنین الكتريسيته توليدي با نانوسيم‌ها را در طول چرخه بارگذاري تفسیر كردند. Yu می‌گوید: "ممکن است این ابزارها برای رسیدن به انرژي خروجي کافی يا حساسيت به اغتشاشات محیط، نظیر ارتعاشات مكانيكي و امواج صوتي، به آرايش خاصی از نانوسيم‌هاي باريم تيتانات نیاز داشته باشند؛ بنابراین به نظر می‌رسد به انواع نازک‌تر و طویل‌تري نیاز است."
ساختاری را که اين گروه آزمايش كردند280، نانومتر قطر و 15 ميكرومتر طول داشت؛ اما هنوز كارايي رقابت را نداشت. طبق آزمايش‌هاي آنها خروجي نانوسيم‌های باريم تيتانات 16 بار بيشتر از نانوسيم‌های اكسيد روي در شرايط يكسان است. این محققان در مرحله بعد قصد دارند شکل مدار را با كاهش ظرفيت پارازيتي و افزايش مقاومت بارگذاري بهينه‌سازی کنند. آنها معتقدند كه اين تغييرات مي‌تواند تبديل انرژي را تا ده برابر بهبود بخشد.
منبع:http://nanotechweb.org
