Новые разработки атомного масштаба

Научный прорыв делает возможным наноразмерное управление пьезоэлектрическим эффектом.

Генерирование электрического поля посредством сжатия и расширения твердых тел называется пьезоэлектрическим эффектом. Последний широко используется в ежедневной жизни: от часов и датчиков движения до систем позиционирования.

Ученые из химического отделения университета МакГилла обнаружили, как управлять этим эффектом в наноразмерных полупроводниках под названием квантовые точки, что делает возможным разработку новых невероятно крошечных изделий.

Хотя само слово «квантум» используется в обиходном языке со значением «нечто большое», фактическое значение термина означает, напротив, наименьшее значение, на которое могут изменяться определенные физические величины.

Диаметр квантовой точки — 10-50 атомов, а это меньше 10 нанометров. Для сравнения: диаметр двойной спирали ДНК равен двум нанометрам.

Ученые открыли способ заставить отдельные заряды постоянно находиться на поверхности точки, что производит мощное электрическое поле в пределах этой точки, сообщается в издании Nano Letters.

Электрическое поле, в свою очередь, формирует огромные пьезоэлектрические силы, вызывающие большое и быстрое расширение и сокращение точек за триллионную долю секунды. Особенно важно то, что ученые смогли управлять величиной этой вибрации.

Квантовые точки селенистого кадмия могут использоваться в широком диапазоне технологических приложений. И если ранее была изучена лишь солнечная энергия, то новое открытие прокладывает путь для других наноразмерных устройств на основе этих точек. Прорыв предлагает метод управления скоростью и временем переключения наноэлектронных устройств, и возможно приведет к созданию наноразмерных устройств электропитания, благодаря чему маленькое сжатие будет производить большое напряжение.

«До сих пор никому не удавалось управлять пьезоэлектрическим эффектом в таких масштабах, а потому диапазон возможных применений — весьма захватывающий», пояснил исследователь Пуя Тьяги из лаборатории профессора Патаньяли Камбхампати. «Например, можно проанализировать колебания вещества, чтобы вычислить давление раствора, в котором они располагаются. В ходе дальнейших исследований возможно мы сможем измерять кровяное давление, впрыскивая в кровь точки, стреляя в них лазером и измеряя вибрацию».

Тьяги добавляет в заключение, что селенистый кадмий — металл токсичный, а потому является своего рода препятствием: необходимо найти ему замену.

25.08.2010