ساخت کوچک ترین ویولن جهان
بی بی سرور: فیزیکدانان دانشگاه لافبورو (Loughborough) با بهره گیری از فناوری نانو «کوچک ترین ویولن جهان» را ساختند.
به گزارش بی بی سرور به نقل از ایسنا، فیزیکدانان دانشگاه لافبورو در بریتانیا با استفاده از فناوری پیشرفته نانو، چیزی را ساختند که به نقل از آنها شاید «کوچک ترین ویولن جهان» باشد. این ویولن به اندازه ای کوچک است که روی پهنای یک تار موی انسان جا می گیرد.
به نقل از وب سایت دانشگاه لافبرو، این ویولن از پلاتین ساخته شده و ابعادی برابر با ۳۵ میکرون طول و ۱۳ میکرون عرض دارد. هر میکرون برابر با یک میلیونیم متر است. برای مقایسه باید بدانید که ضخامت موی انسان بین ۱۷ تا ۱۸۰ میکرون و اندازه ی جانوران میکروسکوپی محبوب یعنی خرس های آبی بین ۵۰ تا ۱۲۰۰ میکرون است.
این ویولن مینیاتوری بعنوان یک پروژه آزمایشی برای نمایش توانایی های سیستم نانو لیتوگرافی (Nanolithography) جدید این دانشگاه ساخته شد که مجموعه ای پیشرفته از فناوری است که به محققان اجازه می دهد ساختارهایی در مقیاس نانو بسازند و آنها را بررسی نمایند. این سیستم در پروژه های تحقیقاتی مختلفی برای شناسایی مواد و ایجاد روش های فناورانه جدید مورد استفاده قرار خواهد گرفت؛ موادی که می توانند ساخت نسل بعدی ابزارهای محاسباتی را ممکن سازند.
پروفسور کلی موریسون (Kelly Morrison)، رئیس دپارتمان فیزیک دانشگاه و متخصص در فیزیک تجربی، می گوید: درست است که ساخت کوچک ترین ویولن جهان امکان دارد بازی و سرگرمی به نظر برسد، اما خیلی از چیزهایی که در این فرایند یاد گرفتیم، واقعاً بنیانگزار تحقیقاتی است که حالا درحال انجام آن هستیم.
سیستم نانولیتوگرافی ما به ما اجازه می دهد آزمایش هایی طراحی نماییم که مواد را با روش های مختلفی با استفاده از نور، مغناطیس یا برق بررسی نماییم و واکنش آنها را مشاهده نماییم. زمانیکه بفهمیم مواد چگونه رفتار می کنند، می توانیم از آن دانش برای توسعه فناوری های نوین استفاده نماییم، چه برای افزایش بهره وری محاسباتی و چه برای کشف روش های نوین برای استخراج انرژی. اما ابتدا باید علم بنیادی را درک نماییم و این سیستم دقیقاً این امکان را فراهم می سازد.
چرا ویولن؟
گروه تحقیقاتی این ویولن نانومقیاس را بعنوان ارجاعی شوخ طبعانه به ضرب المثل معروفی ساختند که می گوید: می تونی صدای کوچک ترین ویولن دنیا رو بشنوی که فقط برای تو داره می نوازه؟ این عبارت معمولاً برای تمسخر شکایت های اغراق شده یا واکنش های بیش ازحد نمایشی افراد به کار می رود. این جمله اغلب با حرکت انگشتانی که انگار دارند یک ویولن کوچک را بین شست و انگشت اشاره می نوازند همراه می باشد.
گمان می رود این عبارت اولین بار در تلویزیون در دهه ۱۹۷۰ مطرح شده باشد.
ویولن دانشگاه لافبورو، متاسفانه، یک ابزار موسیقی قابل نواختن نیست، بلکه تصویری میکروسکوپی از یک ویولن است، و با این که هیچ مرجع رسمی تابحال آنرا بعنوان «کوچک ترین ویولن جهان» تایید نکرده، اما میتوان اظهار داشت: واقعاً خیلی کوچک است.
این ویولن چطور ساخته شد؟
در مرکز سیستم نانوفناوری دانشگاه لافبورو که یک لابراتوار کامل را در بر می گیرد دستگاهی به نام نانو فریزور (NanoFrazor) قرار دارد، که یک ابزار پیشرفته برای شکل گیری در مقیاس نانو است و توسط شرکت Heidelberg Instruments ساخته شده است. این دستگاه از فناوری لیتوگرافی با پروب حرارتی (thermal scanning probe lithography) استفاده می کند؛ در این شیوه، یک نوک سوزن مانند داغ، با دقت بسیار بالا، الگوهایی را در سطح نانو بوجود می آورد.
پروفسور موریسون با حمایت دکتر نائمی لئو و تکنسین پژوهشی دکتر آرتور کاونی، ابتدا تراشه ای کوچک را با دو لایه از ماده ای ژل مانند به نام resist پوشاندند.
سپس این تراشه در زیر نانو فریزور قرار گرفت که با نوک داغ خود، طرح ویولن را دقیقاً روی لایه سطحی ایجاد کرد.
بعد از آن، لایه زیرین در معرض ماده ای قرار گرفت که قسمت های آشکارشده را حل کرد و حفره ای بشکل ویولن بر جای گذاشت. پس از این مرحله، لایه ای نازک از پلاتین روی تراشه رسوب داده شد. در نهایت، با شستشو در استون، باقیمانده های مواد پاک شدند و ویولن نهائی نمایان شد.
تمام این سیستم در یک محفظه بسته با دستکش نگهداری می شود، چون که وجود رطوبت و گردوغبار می تواند پژوهش را مختل کند. برای حفظ این شرایط کنترل شده، تراشه به کمک بازوهای فلزی کوچک که از بیرون کنترل می شوند، بین اتاقک ها جابجا می شود.
ساخت یک ویولن با این سیستم حدود سه ساعت زمان می برد، اما نسخه نهائی بعد از چند ماه آزمون و خطا و اصلاح روش ها آماده شد.
ویولن تکمیل شده، اندازه ای کوچک تر از یک ذره گردوغبار روی تراشه دارد و تنها با میکروسکوپ قابل مشاهده می باشد.
سیستم نانو لیتوگرافی چگونه تحقیقات جدید را پیش می برد؟
هم اکنون، دو پروژه تحقیقاتی در دانشگاه لافبورو با استفاده از این سیستم در جریان است یکی از آنها پژوهشی در رابطه با جایگزین هایی برای ذخیره سازی مغناطیسی داده ها و دیگری مطالعه ای بر این که چطور می توان از گرما برای ذخیره سازی و پردازش سریع تر و کم مصرف تر داده ها استفاده کرد، هستند.
پروفسور موریسون می گوید: از میزان کنترل و امکاناتی که این سامانه فراهم می آورد واقعاً هیجان زده ام. منتظرم ببینم خودم و دیگر محققان چه چیزهایی می توانیم با آن بسازیم.
استفاده از گرما برای ساخت ابزارهای کوچکتر و بهینه تر
دکتر نائمی لئو، یکی از دریافت کنندگان بورسیه رهبران آینده، درحال استفاده از سیستم نانولیتوگرافی جهت بررسی اینست که چطور می توان از گرمای کنترل شده با دقت بالا برای توسعه نسل بعدی کامپیوتر ها بهره برد.
یکی از چالش های عمده در فناوری دیجیتال امروزی، افزایش بهره وری در عین کوچک سازی ابزارها و افزایش سرعت پردازش است. یک مشکل کلیدی مدیریت گرماست. دستگاههای مدرن مقدار زیادی برق مصرف می کنند، و بخش قابل توجهی از این انرژی به شکل گرما از بین می رود. این نه تنها سبب اتلاف انرژی می شود، بلکه می تواند عملکرد را کاهش داده یا حتی به قطعات حساس صدمه برساند.
اما گرما همیشه چیز بدی نیست. در شرایط مناسب بخصوص زمانیکه گرما به شکل غیر یکنواخت توزیع شود می تواند سبب ایجاد اثرات فیزیکی مفیدی شود که میتوان از آنها برای ذخیره و پردازش داده ها بشکل سریع تر و کارآمدتر بهره برد.
پژوهش دکتر لئو بر روی چگونگی ایجاد و کنترل این شیب های دمایی تمرکز دارد، تا ابزارهایی جدید، سریع و بهینه توسعه دهد. او می خواهد این هدف را از راه ترکیب مواد مغناطیسی و الکتریکی با نانوذرات طراحی شده مخصوص که انرژی نور را به گرما تبدیل می کنند، محقق سازد.
سیستم نانو لیتوگرافی نقش محوری در این تحقیق دارد و امکان الگودهی دقیق و ادغام چندین ماده و عملکرد مختلف روی یک ابزار را فراهم می آورد که گامی کلیدی برای ساخت کامپیوتر های آینده است.
مواد جدید برای ذخیره سازی مغناطیسی داده ها
دکتر فاسیِل دژنه (Fasil Dejene) هم از این سیستم در پروژه ای استفاده می نماید که به بررسی این می پردازد که آیا مواد کوانتومی نوظهور می توانند جایگزینی کارآمدتر برای فناوری های ذخیره سازی مغناطیسی کنونی باشند یا خیر.
یکی از نمونه های رایج ذخیره سازی مغناطیسی داده ها، هارد دیسک سنتی است که داده ها را در بیت های مغناطیسی روی دیسکی چرخان ذخیره می کند.
هرچه ابزارهای حافظه کوچک تر می شوند، پایداری مغناطیسی هر بیت سخت تر حفظ می شود. این موضوع، احتیاج به سنسورهای کارآمدتر را زیاد می کند و ضرورت مطالعه بر روی مواد جدیدی را نمایان می کند که بتوانند در مقیاس نانو عملکرد قابل اعتمادی داشته باشند.
پژوهش دکتر دژنه بررسی خواهد نمود که آیا مواد کوانتومی نوظهور می توانند ساخت حافظه های مغناطیسی کوچک تر، سریع تر و قابل اعتمادتری را ممکن سازند که نه تنها در ذخیره سازی داده ها کاربرد خواهند داشت، بلکه در فناوری های محاسبات الهام گرفته از مغز انسان هم موثر خواهند بود یا خیر.
منبع: bbserver.ir
مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب