نانو تکنولوژی

درک چگونگي رفتار مواد در مقياس‌هاي خيلي کوچک براي توسعه فناوري‌نانوي آينده ضروري است و در آينده ممکن است تبديل به چالش بزرگي براي دانشمندان نظري و تجربي شود. اکنون يک فيزيک‌دان در موسسه‌ي الکترونيک، ميکروالکترونيک و نانوتکنولوژي در فرانسه، با کمک گرفتن از فيزيک ‌قرن نوزدهم معادله عمومي جديدي توسعه داده‌‌است که اثرات اندازه بر خواص فيزيکي کليدي نانوساختارها را پيش‌بيني مي‌کند.

اين معادله عمومي براي پيش‌بيني اثرات اندازه و شکل بر دماهاي خاص در مقياس‌نانو است.

نسبت سطح به حجم يک ساختار هنگامي که اندازه آن خيلي کوچک مي‌شود، به شدت افزايش مي‌يابد، بنابراين اثرات سطحي مي‌تواند براي افزار‌هاي ريز خيلي مهم باشند. گري‌گوري گوسبيرز مي‌گويد: معادله من اثرات اندازه را نه تنها به نسبت سطح به حجم مرتبط مي‌کند بلکه به طبيعت ذاتي مواد (اينکه آنها جزء فرميون‌ها يا بوزون‌ها هستند) نيز نسبت مي‌دهد.

گوسبيرز با تجزيه و تحليل چگونگي اثرات اندازه‌ي نانوذرات بر دماي ذوب، دماي ابررسانانيي و دماي فرومغناطيسي (دماي کوري) معادله خود را توسعه داد. او همچنين دماي ديباي که به چگونگي هدايت گرما بوسيله نوسانات شبکه در يک ماده، مرتبط است؛ را در نظر گرفت. اين چهار دماي خاص، کميت‌هاي کليدي فيزيکي براي هر ماده مي‌باشند و همه آنها با همديگر رابطه دارند.

اين معادله (⁽T_X/T_X,∞ = [1–α_shape/D]^(1/2S)  مبتني بر قطر نانوساختار(D)؛ يک پارامتر (α_shape) که به نسبت سطح به حجم مرتبط است؛ و اسپين (S) ذرات است. S بسته به اينکه آيا اين ذرات جزء فرميون‌ها (ذراتي با اسپين نصف عدد صحيح) يا بوزون‌ها (ذراتي با اسپين عدد صحيح) هستند؛ ½ يا 1 مي‌باشد. Tx دماي ذوب، ديباي، کوري يا ابررسانايي است و ∞Tx, همان دما در نمونه ماکروسکوپي اين ذرات مي‌باشد.

گوسبيرز مي‌گويد که اين معادله هيچ پارامتر قابل تنظيمي ندارد و براي همه مواد کار مي‌کند. به طور کلي دماهاي خاص هنگامي که اين ذرات کوچک‌تر مي‌شوند، کاهش مي‌يابند.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Physics Letters A منتشر شده‌است.