نانولوله های کربنی می توانند از فضاپیماها در برابر تشعشعات کیهانی محافظت نمایند - وبلاگ بیازیان

به گزارش وبلاگ بیازیان، پژوهشگران دانشگاه ام .آی.تی در آنالیز تازه خود نشان داده اند که به کار بردن نانوله های کربنی می تواند از فضاپیماها در برابر تشعشعات کیهانی محافظت کند و محدودیت اکتشافات فضایی را از بین ببرد.

به گزارش وبلاگ بیازیان و به نقل از نانومگزین، ماموریت های فضایی مانند اوریون(Orion) ناسا که قرار است فضانوردان را به مریخ ببرند، محدودیت های اکتشافات انسانی را رفع خواهند کرد اما فضاپیماها هنگام ماموریت خود، با جریان مستمری از تشعشعات مخرب کیهانی روبرو می شوند که می توانند به تجهیزات الکترونیکی درون آنها آسیب برسانند یا حتی آنها را از بین ببرند. گروهی از پژوهشگران دانشگاه ام .آی.تی(MIT) در آنالیز جدیدی نشان داده اند که می توان ترانزیستورها و مدارهای مجهز به نانولوله های کربنی را طوری پیکربندی کرد که ویژگی های الکتریکی و حافظه خود را پس از بمباران تشعشعات حفظ نمایند.

طول عمر و مسافت ماموریت های فضایی عمیق در حال حاضر به بهره وری انرژی و استحکام فناوری که آنها را راهنمایی می نماید، محدود شده است. به عنوان نمونه، تشعشعات شدید فضایی می توانند به تجهیزات الکترونیکی آسیب برسانند و به بروز اختلال در داده ها منجر شوند یا حتی رایانه ها را به طور کامل خراب نمایند. یکی از راه چاره های احتمالی، گنجاندن نانولوله های کربنی در قطعات الکترونیکی پرکاربرد مانند ترانزیستورهای اثر میدان(FET) است. انتظار می رود این لوله ها که ضخامت یک اتم را دارند، ترانزیستورها را در مقایسه با نسخه های مبتنی بر سیلیکون، کارآمدتر نمایند.

در اصل، میزان فوق العاده کم نانولوله ها می تواند به کاهش اثر تشعشعات هنگام برخورد به تراشه های حافظه حاوی این مواد یاری کند. با وجود این، تحمل تابش برای ترانزیستورهای اثر میدان نانولوله کربنی، به طور گسترده مورد آنالیز قرار نگرفته است. بنابراین، پریتپال کانهایا(Pritpal Kanhaiya) و مکس شولاکر(Max Shulaker)، پژوهشگران دانشگاه ام .آی.تی و همکارانشان کوشش کردند تا بفهمند که آیا می توانند این نوع ترانزیستور اثر میدان را برای مقاومت در برابر تشعشعات بالا مهندسی نمایند و تراشه های حافظه را بر اساس این ترانزیستورها بسازند.

پژوهشگران برای انجام دادن این کار، نانولوله های کربنی را به عنوان لایه نیمه رسانا روی یک ویفر سیلیکونی در ترانزیستورهای اثر میدان قرار دادند. سپس، پیکربندی های متفاوت ترانزیستور را با سطوح گوناگون محافظ تشکیل شده از لایه های نازک اکسید هافنیم، تیتانیوم و پلاتین در اطراف لایه نیمه رسانا آزمایش کردند.

پژوهشگران دریافتند که قرار دادن محافظ ها هم روی نانولوله های کربنی و هم زیر آنها، از ویژگی های الکتریکی ترانزیستور در برابر تشعشعات ورودی تا 10 میلی رادیان محافظت می نماید. این سطح، بسیار بالاتر از سطح تشعشعاتی است که بسیاری از تجهیزات الکترونیکی مقاوم به تشعشع و مبتنی بر سیلیکون می توانند تحمل نمایند. هنگامی که یک محافظ فقط زیر نانولوله های کربنی نهاده شد، از آنها تا دو میلی رادیان محافظت کرد که مشابه همان سطحی است که تجهیزات الکترونیکی تجاری مقاوم به تشعشع و مبتنی بر سیلیکون می توانند تحمل نمایند.

پژوهشگران نهایتا برای دستیابی به تعادل میان سادگی ساخت و مقاومت در برابر تابش، تراشه های حافظه دسترسی تصادفی ایستا(SRAM) را با نسخه محافظ ترانزیستورهای اثر میدان ساختند. آزمایش هایی که روی ترانزیستورها انجام شد، نشان داد که آستانه تشعشع این تراشه های حافظه، مشابه تراشه های مبتنی بر سیلیکون حافظه دسترسی تصادفی ایستا است.

به گفته پژوهشگران، نتایج این آنالیز نشان می دهند که ترانزیستورهای اثر میدان نانولوله های کربنی، به ویژه ترانزیستورهای مجهز به دو محافظ می توانند گزینه های امیدوارنماینده ای برای نسل بعدی تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده در اکتشافات فضایی باشند.

این پژوهش، در مجله ACS Nano به چاپ رسید.