ساخت اجسام زیاد کوچک با نیروی نور
به نقل از «دیبریف»، هر چند اکنون برخی روش ها برای انجام همین کار وجود دارد، اما آنها آهسته (کم شدت) و دشوار می باشند که جهت می بشود امکان منفعت گیری از آنها در مقیاس تجاری وجود نداشته باشد. این مهندسان باور دارند شیوه ابداعی آنها موسوم به پرتوافکنی ابرنورتاب (سوپرلومینسانس) یک پیشرفت محسوب می بشود که می تواند امکان پیشرفت های مهم فناورانه را در حوزه وسیعی از کاربردهای صنعتی، تجاری و علمی از جمله پیشرفت در نانوتکنولوژی فراهم سازد.
همزمان با تداوم پیشرفت فناوریها، دانشمندان و مهندسان نیاز فزایندهای به اشیای چاپ شده در مقیاس نانو – صدها بار کوچکتر از موی انسان – دارند. این مساله بخصوص در رابطه فناوری های نانوی زیاد پیشرفته همانند تشکیل برق و حسگر و نیز رویههای پزشکی نوینی که در قبل تنها در داستان های علمی وجود داشتند، صدق می کند.
متاسفانه روش جاری برای چاپ ساختارهای نانویی فلزی در بر دارنده منفعت گیری از منبع زیاد قوی نور موسوم به لیزر یک کوادریلیوم ثانیه (femtosecond) است. این تجهیزات آزمایشگاهی عموما صدها هزار دلار هزینه دارند که جهت می بشود این فرایند پرهزینه باشد. آنها این چنین نانوساختارهای فلزی زیاد آهسته چاپ می کنند. این دو محدودیت جهت شده گسترش مقیاس این نوع تولیدات مقیاس نانو تقریبا ناممکن باشد و کاربرد آنها تقریبا محدود به شرایط آزمایشگاهی است.
محققان موسسه مزبور به منظور تسلط بر این محدودیت ها درصدد تحقیق و کاوش درمورد روش چاپ اشیا با منفعت گیری از منبع های سریعتر و ارزانتر برآمدند. این محققان در اغاز کار به جستجوی منبع های نوری پرداختند که همانند لیزرهای فمتوثانیه femtosecond قابل متمرکز شدن باشند. آنها این چنین نیازمند یافتن یک منبع نور بودند که به قدر کافی با هزینه و نیروی پایین باشد تا بتوان آن را در مقیاس تجاری گسترش داد.
آنها بعد از مدتی تحقیق به دیودهای ابرنورتاب (SLEDs) رسیدند. این دیودها نوری ساطع می کنند که شدت یک میلیاردی کمتری از لیزرهای یادشده دارد و جهت می بشود نیاز به نیرو تا حد بسیاری افت اشکار کند.
محققان با داشتن این منبع نور سپس اغاز به ساختن سیستم نورافکنی ابرنورتاب (SLP) کردند. این به معنی تشکیل یک وسیله خاص می بود که بتواند تصاویر دیجیتال را به تصاویر اپتیکال تبدیل و سپس آنها را روی یک سطح شیشهای چاپ کند. نتیجه کار یک دستگاه می بود که تا حد بسیاری همانند یک پروژکتور دیجیتال عمل می کند، اما تصاویر زیاد دقیقتری تشکیل می کند.
آنها سپس با منفعت گیری از نمک فلزی، جوهر چاپ مخصوص خود را ساختند و سپس برخی مواد شیمیایی دیگر را افزودند تا به این جوهر پشتیبانی کند بطور موثر نور را جذب کند. بعد از آن زمان آزمایش واقعی فرارسید و این فرایند کار کرد. این فرایند SLP نه تنها پیروزیآمیز می بود بلکه این محققان به دو مقصد خود یعنی افت مصرف نیرو (برق) و زمان تشکیل نیز دست یافتند. آنها می گویند این روش ۴۸۰ بار سریعتر از روشهای جاری و ۳۵ بار نیز ارزانتر است و یک SLED تنها نزدیک به ۳ هزار دلار هزینه دارد.
این محققان باور دارند روش ابداعی آنها در آینده می تواند برای حوزههایی همانند اپتیک، پلاسمونیک و هر حوزهای که الزام منفعت گیری از نانوساختارهای فلزی است، سودمند باشد.
پلاسمونیک(Plasmonics) اندرکنش نور با نانو ذرات فلزی در فرکانس های خاصی از نور ورودی منجربه نوسان جمعی الکترون های رسانش فلز می شو که به آن تشدید پلاسمونیک حرف های می بشود.
منبع