Зэс орлуулагч бодисууд

Дэлхийн зах зээл дээр зэсийн үнэ өсч байгаа нь өнөөдрийн монголчуудын хөөргөн зан дээр давс нэмж биднийг улам мөнгө хөрөнгөтэй болгох асар их мөрөөдөлтэй болгоод зогссонгүй хоосон эх орон ярьсан, чалчаа “улс төрчид”, бүгдийг мэдэгч, аймаар лаг эдийн засагч болгож байна. Гэтэл хөгжингүй орны эрдэмтэд зэс орлуулагч болон зэсийн хэрэглээг орлуулах талаархи судалгааг эрчимтэй хийсээр байна. Эдгээрээс зарим нэгийг нь доор сийрүүлэн бичив. Хэрэв юу юугүй зэс орлуулагчид зах зээл дээл хүчтэй гарч ирвэл бидний нөгөө сайхан “эх орны хишиг” салхинд хийсч бид хэдэн жил яаж солиорч, онгирч байснаа санан дурсаж, хэн биднийг тийм болгов гээл буруутанг хайгаад эхлэх байх даа…

Graphene

Эрдэмтэдийн урьдчилан таамаглаж байсанчлан графен буюу нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрдсэн хоёр хэмжээст кристал нь тун ер бусын бөгөөд санаанд оромгүй өндөр үзүүлэлттэй болох нь илэрлээ.
Тун саяхан гэхэд л графений дулаан нэвтрүүлэх хурд нь хөнгөн цагаа, зэсийнхээс бараг 10 дахин хурдан болох нь тогтоодов.
Nature Nanotechnology-д хэвлэгдсэн Мерилентийн их сургуулийн нанофизикийн төвийн физикчдийн шинэ бүтээлд графен дахь электроны хувийн эсэргүүцэл болон хөдөлгөөнт чанарт хийсэн хэмжилтийн үр дүнг танилцуулжээ.
Үүнээс үзвэл тасалгааны температурт графений хувийн эсэргүүцэл нь зэсийн (1,72*10-8 Ом*м) хувийн эсэргүүцлээс 35% өндөр байсан нь мөнгөний хувийн эсэргүүцлээс /1,59*10-8 Ом*м) л бага зэрэг дутуу байгаа хэрэг юм.
Гэхдээ Майкл Фурер профессорын мэдэгдэж байгаагаар бол одоохондоо хараахан төгс биш байгаа графенийг цаашид улам сайн цэвэршүүлбэл энэ үзүүлэлтээрээ графен нь дээд амжилт ч тогтоож болох юм байна.
Бодисын цахилгаан шинж чанарыг тодорхойлогч өөр нэгэн үзүүлэлт болох электроны хөдөлгөөнт байдлыг хэмжихэд мөн л сонирхолтой үр дүнд хүрсэн байна. Графен дэх электроны хөдөлгөөнт чанар нь 10 000 см2/В*с хүрч байжээ. Энэ нь цахиурын электроны хөдөлгөөнт чанараас (1400 см2/В*с) хоёр орноор өндөр байгаа ч индийгийн антимонидийн (77 000 см2/В*с) дээд амжилтаас дутуу байгаа юм.
Онолын хувьд графен дэх электроны хөдөлгөөн байдал нь 200 000 см2/В*с байгаа болохоор одоогийн үзүүлэлт нь мөн л хэрэглэсэн дээж, хэмжих аргын, холбоотой гэж мэргэжилтнүүд үзэж байна.
Гүйдэл тээгчдийн хөдөлгөөнт чанар нь металлууд болон хагас дамжуулагчдын электронууд болон нүхнүүдийн гадны цахилгаан орны нөлөөлөлд өгөх хариу өгөх чадварыг тодорхойлж байдаг. Энэ үзүүлэлт нь орсон үеийн электрон төхөөрөмжүүдийн хурдыг нэмэгдүүлэхэд маш чухал үүрэгтэй.
Графений электроны өндөр хурд, хувийн эсэргүүцэл бага, хамгийн дээд зэргийн нимгэн байдал /ердөө 1 атом/ зэрэг нь хими болон биохимийн янз бүрийн мэдрэгч /датчик/ бүтээх, мэдрэгчтэй дэлгэц, эсвэл нарны энергийг хувиргах фото цахилгаан төхөөрөмжүүдэд ашиглах янз бүрийн нимгэн ялтас /пленк/ зохион бүтээх өргөн боломжийг нээн өгч байгаа юм.

Fullerene Металлын цэнэгтэй нүүрстөрөгч

Фуллеренүүд нь нүүрстөрөгчийн хэдэн арван атомаас тогтсон асар том бөмбөлөг хэлбэртэй молекул ч гэлээ металлуудын эгэл атомтай адил шинж чанартай байж чаддаг. Ингээд ч зогсохгүй химичид нь хоёр фуллеренээс бүрдсэн ус төрөгчийн мегамолекулыг гарган авч чадсан байдаг.
Нано материалууд нь ердөө хэдхэн жилийн дараанаас л хүний өдөр тутмын хэрэглээ болох боломжтой болоод байна.
Питтсбургийн их сургуулийн эрдэмтэдийн баг нь нүүрстөрөгчийн том молекулууд нь тодорхой нөхцөл байдалд эгэл бодисуудын атомтой адил шинж чанар үзүүлэн цахилгаан гүйдлийг металлуудаас дутахааргүй сайн дамжуулдаг болохыг харуулсан байна.
Нүүрстөрөгчийн хөндий молекулудын ер бусын шинж чанарын тухай өгүүлсэн нийтлэлийг “Science”-ийн сүүлийн дугаарт нийтлэжээ.
Эдгээр эрдэмтэд нь нүүрстөрөгчийн бөмбөлөг хэлбэртэй молекулын нэгэн төрөл болох бакибол гэж нэрлэгддэг хэлбэр дээр нь голлон ажилласан байна. Ингэхэд эдгээр молекулууд нь метал цахилгаан дамжуулагчдын адилаар цахилгаан цэнэгийг өөр дээрээ тогтоон бариад зэргэлдээх молекулууддаа дамжуулах чадвартай болох нь тогтоогджээ.
Энэ ажлын удирдагч Хрвожэ Петек нь энэ талаар хийсэн нэгэн тайлбартаан өгүүлэхдээн нэг дор фуллерений хэд хэдэн молекулыг зэрэгцүүлэн тавьбал металл дамжуулагчтай төстай маш сайн электрон дамжуулагч болно гэж хэлсэн байна.
Өөрөөр хэлбэл Петекийн багийн хийсэн ажил нь хэмжээ, хэлбэрээсээ хамааран шинэ чанартай байж болох материалуудыг боловсруулан гаргах боломжийг нээн өгч байгаа юм.
Цаашилбал нүүрстөрөгчийн нанохоолойг ч хөндий молекултай адилтган үзэж болно гэж энэ эрдэмтэн үзэж байнаа ажээ.
Питтсбургийн эрдэмтэдийн энэхүү ажил нь юуны өмнө нано болон молекуляр электроникийн цар хүрээг ихээхэн тэлж өгч байгаа юм. Учир нь нүүрстөрөгчийн шинэ материалууд нь оптик болон цахилгаан дамжуулах хосгүй чанартай нь холбоотой олон тооны зарчмын давуу талтай болж таарч байгаа билээ.
Тэгээд ч ийм төрлийн буюу нэг их том биш органик молекулаас ихгүй овортой дамжуулагч нь цахилгааныг хамгийн бага эсэргүүцэл, дулааны алдагдалтайгаар дамжуулах чадвартай.
Мөн түүнчлэн нүүрстөрөгчийн хөндий молекулуудыг нь өнөөдөр хурдацтай хөгжиж буй нано үйлдвэрлэлд молекуляар эгэл “тоосго” болгон ашиглаг боломжтой юм.
Ийм аргаар бий болгосон электрон төхөөрөмжийг ахуйн хэрэглээний олон арван барааны люминесцент дэлгэц, фото цахилгаан хувиргагчдад ашиглагдах боломжтой юм.

Carbon nanotube

Транзиструудын овор хэмжээ болон тоог багасгахтай зэрэгцэн хоорондын холбоосын өргөн ба зузааныг тэнцвэртэйгээр багасгах шаардлагатай болдог нь эсэргүүцлийг нь нэмэгдүүлэн схемны хурдыг бууруулдаг.
Харин нанотехнологийн ачаар зэсийг хувийн эсэргүүцэл багатай өөр материалаар солих асуудал нь хэрэгжих бүрэн боломжтой болоод байгаад билээ. Үүнтэй холбоотойгоор нүүрстөрөгчийн металл нанохоолойг хамгийн ирээдүйтэй гэж үзэж байгаа юм.
Стэнфордын их сургууль болон Тошибагийн судлаачид хамтран цахиурын суурин дээр нүүрстөрөгчийн металл нано хоолойгоор хийсэн хоорондоны холбоос болон цахиурын транзистор бүхий интеграл схемийг анх удаагаа хийсэн байна.
Схем нь орчин үеийн интеграл схемтэй таарахуйц 1 ГГц давтамжаар ажиллаж байжээ.
Үүнтэй харьцуулахад PC –ын процессорууд нь 2—3ГГц давтамжаар, iPhone-ынх 700 МГц давтамж дээр ажилладаг.
Нано хоолойн хоорондын холбоосыг хийх технологи нь орчин үеийн чипмейкерүүдийн ашигладаг бичил электрон стандарт технологитэй нийцэж байгаа юм.
Цахиурын чип нь 11 мянган транзистор агуулсан бөгжин осциллятороос бүрдэж байсан бөгөөд хоолой нь 50-100 нм голчтой, 5мкм урттай байжээ. Нано хоолойн чанар нь тухай бүр ялгаатай байсан ч 19 осциллятор нь амжилттай холбогджээ.
Энэ технологийг эдийн засгийн хувьд ашиг өгөхүйц түвшинд хүргэхийн тулд чанарыг ахиулах г.м. олон асуудлыг шийдэх хэрэгтэй байгааг судалгааг явуулсан эрдэмтэд сайн ойлгож байгаа юм.
Гэхдээ энэ нь ямар ч л байсан нано хоолойг ашиглах талаар илүүтэй судалгаа явуулах шаардлага байгааг харуулсан юм.