از دنیای الکترونیک

ايده خلاقانه يك محقق جوان ايراني براي توليد انرژي برق از صوت

شروين تقوي، دانشجوي دكتري مهندسي برق دانشگاه Caltech با طراحي سيستم توليد انرژي برق از امواج صوتي براي تحقق ايده خلاقانه استفاده از صوت به عنوان منبعي پاك و ارزان براي توليد انرژي تلاش مي‌كند.
به گزارش خبرنگار «پژوهشي» خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، در طرح پيشنهادي وي، يك آنتن بشقابي صداهاي بلند فرودگاه‌ها يا بزرگراه‌ها را از طريق ميكروفن به جريان الكتريكي تبديل مي‌كند كه اين جريان پس از يكسو سازي در يك خازن بزرگ ذخيره شده و به عنوان يك منبع تغذيه الكتريكي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
اين پژوهشگر جوان ايراني كه طرح ابتكاري خود را سال‌ها پيش در نمايشگاه اختراعات سوئيس ارائه كرده است، علاوه بر اين طرح، اختراعات متعددي در زمينه سيستم‌هاي ليزري و اپتيك دارد كه از سوي مؤسسه تكنولوژي كاليفرنيا (دانشگاه Caltech) ثبت شده و چشم‌انداز بسيار روشني براي اين ابداعات در جايگزيني سيستم‌هاي موجود اپتيكي ترسيم شده است.
شروين تقوي لاريجاني كه داراي ديپلم دانشگاه Orsay پاريس و فوق ليسانس مهندسي الكترونيك از دانشگاه كلتك آمريكا است، در سن 20 سالگي در نمايشگاه بين‌المللي اختراعات در ژنو به دليل اختراع سيستم استفاده از نويزهاي صوتي در توليد برق به دريافت مدال نقره نايل شد.
تقوي در گفت‌وگو با خبرنگار «پژوهشي» خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا) درباره ايده خلاقانه خود مبني بر استفاده از صوت به عنوان منبع انرژي گفت: من 16 سال داشتم و در دبيرستان بودم كه موقعي كه معلم فيزيك درس مي‌داد به فكرم رسيد كه چرا به صوت و انرژي‌هاي اكوستيك به عنوان يك منبع انرژي فكر نكنيم.
انسان همواره به صوت با دو ديد نگاه كرده است، يكي به عنوان يك علامت (سيگنال) كه بهتر است اين سيگنال هر چه تميزتر باشد و دوم به عنوان يك عامل مزاحم و آلاينده كه بايد از آن اجتناب كرد.
من همان موقع به فكرم رسيد كه اين عامل مزاحمت برعكس مي‌تواند بسيار مفيد واقع شود به اين صورت كه از آن به عنوان يك منبع توليد انرژي كه در زندگي انسان امروزي نقشي حياتي دارد استفاده كرد.
وي خاطرنشان كرد: از همان موقع نيروي خود را به كار بردم كه چه طور مي‌توان اين ايده را عملي كرد و سرانجام موفق به ارائه سيستم ساده‌اي در اين زمينه شده و آن را به اداره ثبت اختراعات فرانسه ارائه كردم. پس از اين اين كه تحقيقات كامل توسط اداره ثبت انجام شد و معلوم شد كه اين عقيده جديد است مورد توجه دولت و ارتش فرانسه واقع شد كه كل هزينه ثبت را دولت پرداخت.
جديد بودن ابتكار من اين بود كه صوت (صداها و تمامي امواج اكوستيك) نه علامت (سيگنال) است و نه يك مزاحمت بلكه صوت مي‌تواند يك منبع انرژي باشد.
تقوي تصريح كردم: سيستم ساده‌اي كه من طراحي كردم اين توانايي را داشت كه امواج اكوسيتك را به برق تبديل كند بدون اينكه به هيچ انرژي ديگري نياز باشد بدين ترتيب انسان مي‌تواند به صورت رايگان از صوت انرژي بگيرد به علاوه در طبيعت منبع‌هاي صوتي خيلي زيادي است كه يكي از آنها همين شهر تهران است.
وي در گفت‌و‌گو با ايسنا خاطرنشان كرد: علاوه بر اين نبايد از ياد ببريم كه انسان فقط يك رنج محدود انرژي اكوستيك را مي‌شود. در طبيعت رنج‌هاي ديگري از صوت وجود دارد كه به دليل فركانس آن توسط ما قابل شنيدن نيست مثل طيف‌هايي از صوت كه برخي حيوانات در مواردي مثلا قبل از زلزله مي‌شنوند و مي‌تواند بسيار پرانرژي نيز باشد، بنابراين حتي اگر سيستم ابداعي امروز نتواند انرژي زيادي توليد كند، قطعا در آينده‌اي نه چندان دور با تكميل آن و دستيابي به منابع صوتي ديگر مي‌توان به توليد مقدار قابل توجهي انرژي با اين سيستم اميدوار بود.
تقوي درباره مزاياي استفاده از اين سيستم گفت: جالب بودن انرژي صوتي اين است كه يك انرژي تميز است و مواد زايدي بر جاي نمي‌گذارد. در حال حاضر يكي از جدي‌ترين مشكلاتي كه در استفاده از منابع نوين انرژي از جمله انرژي هسته‌يي وجود دارد مساله زباله‌هاي برجاي مانده از آن است براي همين است كه مركز آزمايش‌هاي اتمي ITER سعي دارد كه از واكنش Fusion انرژي بگيرد كه ماندگاري راديواكتيويته آن بسيار كمتر از سيستم‌هاي رايج هسته‌يي است. با اين حال چه در سيستم جديد و چه در راكتورهاي موجود همچنان با تكنيك‌هايي بسيار پيچيده و خطرناك سروكار داريم.
اين دانشجوي ايراني موسسه فن‌آوري كاليفرنيا درباره بازتاب ارائه اين طرح و برخورد دانشمندان با اين ايده بنيادي در توليد انرژي گفت: پس از ثبت اختراع با هزينه دولت فرانسه به نمايشگاه اختراعات سوييس كه بزرگترين و مهم‌ترين نمايشگاه مخترعين دنياست دعوت شدم. در اين نمايشگاه بيش از هزار مخترع از تمام كشورهاي معتبر دنيا حضور داشتند كه من با بيست سال سن جوان‌ترين شركت‌كننده نمايشگاه بودم. اين طرح بسيار مورد توجه بازديد كنندگان و رسانه‌هاي گروهي بين‌المللي قرار گرفت به طوري كه وقتي صدر اعظم سوئيس به همراه وزير نيروي آن كشور و شهردار ژنو براي بازديد نمايشگاه آمدند و شنيدند كه جوان‌ترين مخترع در نمايشگاه چنين عقيده نويني ارائه كرده به ملاقات من آمدند و بخش اعظم ديدار آنها به صحبت درباره اين طرح گذشت كه گزارش آن در شبكه‌هاي راديو تلويزيوني و مطبوعات نيز پخش شد. با وجودي كه من به عنوان يك فرانسوي به نمايشگاه دعوت شده بودم خودم را به تمامي شخصيت‌ها و رسانه‌ها يك ايراني معرفي كردم.
وي خاطرنشان كرد: پس از اين كه من براي اولين بار اين ايده را كه مي‌توان از صوت به عنوان منبع انرژي توجه كرد نشان دادم و مطبوعات آن را منتشر كردند، كشورهاي پيشرفته به اين مساله پي برده و اين ايده را دنبال كردند و تحقيقات زيادي را در اين زمينه آغاز كردند و در اين ارتباط تماس‌هاي زيادي با گروه‌هاي تحقيقاتي در كشورهاي مختلف دارم.
تقوي اضافه كرد: هر اختراع به مرور زمان تكميل مي‌شود و نبايد انتظار داشت كه اولين اختراع تكميل باشد. يك مثال اختراع چرخ است كه به نظر من مهمترين اختراع انسان است. اين اختراع را بشر اوليه هزاران سال پيش و قبل از ايجاد هرگونه تمدن انجام داد ولي هنوز چرخ‌هاي مختلف و كاملتري ارائه مي‌شود.
وي در ادامه گفت‌و‌گو با ايسنا يكي ديگر از مزاياي سيستم تبديل صوت به انرژي برق را قابليت ذخيره‌سازي انرژي در آن عنوان و خاطرنشان كرد: در اين سيستم تبديل صوت به انرژي برق به كمك transducteur صورت مي‌گيرد و آن را به كمك يك Circuit electric در يك باتري كه مي‌تواند يك خازن باشد ذخيره مي‌شود.
transducteur دستگاهي است كه انرژي صوت(اكوستيك) راكه امواجي مكانيكي است به انرژي برق تبديل مي‌كند.
تقوي تصريح كرد: ميكروفن‌ها به يك نوع از اين دستگاه ميكروفن است كه البته با سيستم ما بسيار تفاوت دارد.
هدف ميكروفن اين است كه تميزترين علامت(سيگنال) ممكن را بدهد نه بيشترين انرژي را ، براي همين هم هست كه ساخت بعضي از اين ميكروفن‌ها سخت و گران است و بعضي ميكروفن‌ها از منابع برقي ديگر كمك مي‌گيرند. در كاربردي كه من پيشنهاد كردم هدف اين است كه بالاترين انرژي برقي را از اين سيستم بگيريم و كاري به كيفيت سيگنالي كه ميكروفن مي‌دهد نداريم.
وي در ادامه درباره منابع احتمالي انرژي صوتي كه مي‌توان براي توليد انرژي فراوان گفت: من چند سال پيش اين فرضيه را مطرح كردم كه اگر انسان به نظريه «بيگ بنگ» و سياه‌چاله‌ اعتقاد دارد پس بايد منبع‌هاي صوتي كه نتيجه آنها است در فضا وجود داشته باشد.
بعد از آن خيلي كشورهاي پيشرفته به اين فكر افتادند كه شايد در فضا صدا وجود داشته باشد و خيلي جالب است كه چند وقت پيش يك گروه در ناسا به آن پي برد.
اين دانشجوي مبتكر ايراني در پايان درباره ساير اختراعات و ابداعات خود به ايسنا گفت: من بعد از اتمام تحصيلات مهندسي در فرانسه به Caltech (مؤسسه فناوري كاليفرنيا) آمدم و تحصيلات و تحقيقات خود را در زمينه اپتيك ادامه دادم. تحقيقات من بر ليزرهاي نيمه هادي قابل تنظيم جهت استفاده در ارتباطات و سنجش از دور متمركز شده و در اين راستا با استفاده از يك رزوناتور ( ارتعاش دهنده) جديد كه پيش از اين اختراع كرده بودم موفق به ابداع ده‌ها نوع جديد از اين ليزرها شدم كه تمامي آنها به عنوان اختراع توسط دانشگاه Caltech به ثبت رسيده‌اند.
به علاوه اين اختراعات، طرح‌ها و اختراعات ديگري را نيز در زمينه سنجش از دور و ارتباطات ماهواره‌يي دنبال مي‌كنم.
گفت‌و‌گوي ايسنا با مهندس تقوي، دانشجوي دانشگاه Caltech و مبدع طرح توليد انرژي برق از صوت

ساخت نخستين سوييچ الكترونيك نانو كربني

يك گروه از فيزيك دانان دانشگاه كاليفرنيا واقع در سن ديه گو موفق به تهيه اولين سوييچ الكترونيك شده‌اند كه تمام آن از لوله‌هاي نانو از جنس كربن ساخته شده است.
به نوشته نشريه علمي "نيچر" ويژه خواص مواد، "پرابهاكر بندورا" و همكارانش دريافتند جرياني كه در دو مسير يك سيم سه شاخه به شكل واي (‪(Y‬ جريان مي‌يابد با استفاده از ولتاژي كه در شاخه سوم برقرار مي‌شود قابل كنترل است و مي‌توان آن را خاموش و روشن كرد.
هرچند محققان هنوز بطور دقيق از نحوه انجام فرايند خاموش و روشن شدن و انتقال و عدم انتقال جريان آگاه نيستند، اما معتقدند مي‌توان از اين گونه سيمهاي سه شاخه نانو كربني به صورت مدارهاي الكترونيك موسوم به "دروازه‌هاي منفي‌كننده " (‪ (NOT gates‬استفاده به عمل آورد.
اين گونه دروازه‌ها جريان ورودي را معكوس مي‌كنند.
به اعتقاد اين پژوهشگران امكان ساخت بقيه اجزاي مداري و دروازه‌هاي منطقي ديگر نيز با اين روش وجود دارد.

نانو الكترونيك

در سال 1956 گوردون مور بنيان‌گذار اينتل تحليلي ارايه كرد كه بر طبق آن هر 18 ماه تعداد ترانزيستورهاي بكار رفته در ريزپردازهاي اينتل دو برابر مي شود كه نصف شدن ابعاد گيت ترانزيستورها با شرط ثابت بودن اندازه تراشه سيليكوني در آن مي‌تواند نتيجه اين قوانين باشد.
اين قاعده به قانون مور موسوم شد. اين نصف شدن در واقع پيام‌آور ابعاد اقتصادي بود يعني هر چه گيت كوچكتر مي‌شد ترانزيستور مي‌توانست سريعتر سوئيچ كند و درنتيجه انرژي كمتري مصرف مي‌شد و تعداد بيشتري ترانزيستور در يك تراشه سيليكون جاي مي‌گرفت. افزايش تعداد ترانزيستورها و بازدهي آنها، هزينه را كاهش مي‌دهد بنابراين مقرون به صرفه‌تر اين بود كه هر ترانزيستور تا حد امكان كوچكتر شود، اين كوچك‌سازي بالاخره در نقطه‌اي متوقف مي‌شد بنابراين براي ادامه رشد صنعت الكترونيك بايد به فكر فناوريهاي جايگزين بود، فناوري كه مشكلات گذشته را حل كرده و توجيه اقتصادي داشته باشد و اينبار نانو تكنولوژي بود كه توانست به كمك الكترونيك بيايد و فناوري الكترونيك مولكولي يا همان نانو‌الكترونيك بنا نهاده شد.
نانو تكنولوژي يك رشته وابسته به ابزار است ابزارهايي كه به مرور در حال بهتر شدن است نانو تكنولوژي و شاخه‌هاي كاربردي آن مانند نانوالكترونيك درواقع توليد كارآمد دستگاهها و سيستم‌ها با كنترل ماده در مقياس طولي نانو است و بهره‌برداري از خواص و پديده‌هاي نوظهوري است كه در اين مقياس توسعه يافته است.
صنعت الكترونيك امروزي مبتني بر سيليكون است سن اين صنعت به حدود 50 سال مي‌رسد و اكنون به مرحله‌اي رسيده است كه از لحاظ تكنولوژيكي، صنعتي و تجاري به بلوغ رسيده است. در مقابل اين فناوري، الكترونيك مولكولي قرار ارد كه در مراحل كاملاً ابتدايي است و قرار است اين فناوري به عنوان آينده و نسل بعدي صنعت الكترونيك سيليكوني مطرح شود. الكترونيك مولكولي دانشي است كه مبتني بر فناوري نانو بوده و كاربردهاي وسيعي در صنعت الكترونيك دارد. با توجه به كاربردهاي وسيع الكترونيك در محصولات تجاري بازار مي‌توان با سرمايه‌گذاري و تامل بيشتر در فناوري نانو الكترونيك در آينده‌اي نه چندان دور شاهد سود‌دهي كلان محصولاتي بود كه جايگزين فناوري الكترونيك سيليكوني شده‌اند. ميل، اشتياق و علاقه مصرف‌كنندگان و نياز بازار به محصولات جديد با قابليتهاي بالا سازندگان و صنعتگران را بر آن مي‌دارد كه با سرمايه‌گذاري در اين فناوري شاهد رشد و شكوفايي اقتصادي هر چه بيشتر باشند، وليكن با توجه به اهميت نانوتكنولوژي و نيز نانو الكترونيك كه به عنوان يك شاخه كاربردي از نانو تكنولوژي مطرح است لزوم سرمايه‌گذاري كلان در درازمدت و ريسك‌پذيري و تشكيل مراكز R&D توسط دولتمردان پيش از پيش احساس مي‌شود.
براي پيشبرد فناوري نانو الكترونيك و نتيجه رساندن آن سه مرحله راهبردي پيشنهاد مي‌شود كه با پياده‌سازي اين سه‌مرحله مي‌توان نانو الكترونيك را جايگزين فناوري الكترونيك سيليكوني كرد ونسل جديدي از محصولات الكترونيكي را وارد بازار ساخت.
مرحله اول:
مولكولي در نظر گرفته مي‌شود بايد كاربردهايي ساده ارزان و غير پيچيده‌اي باشند تا اطمينان نسبي به الكترونيك مولكولي ايجاد شده و سرمايه‌گذاري‌ها به سمت آن هدايت شود و از طرفي كارايي اين فناوري ثابت شود. به بيان ساده وشفاف و مقايسه نسل جديد محصولات كه بر پايه اين فناوري جايگزين شده‌اند، توجيه كاربرد اين محصولات و ايجاد اطمينان در مصرف‌كنندگان مي‌تواند به عنوان بهترين حامي اقتصادي در اين مرحله باشد.
مرحله دوم:
توليدات اوليه الكترونيك مولكولي (نانو الكترونيك) بايد مكملي براي فناوري سيليكون باشند اينگونه نباشد كه انقلابي رااز همان آغاز و ابتدا شروع كرده و اين ادوات و فناوريهاي جديد تافته جدا بافته باشد و هيچ ربطي به فناوري سيليكوني نداشته باشد زيرا فناوري سيليكوني يك صنعت جا افتاده است. پس اگر نانوالكترونيك را بتوان مكملي براي فناوري سيليكوني بكار برد شاهد پيشرفت قابل ملاحظه‌اي در اين فناوري نوپا بوده و جايگزين مناسبي براي نسل آينده محصولات الكترونيكي در نظر گرفته شده است.
مرحله سوم:
مرحله سوم مبحث كاملاً جديدي است كه اصلاً در دسترس فناوري سيليكون نبوده و نانوالكترونيك مي‌تواند بعد از طي مراحل اول و دوم به آن بپردازد، يك مثال ساده وروشن اين موضوع، نمايشگرها هستند، نمايشگرهاي متداول كاملاً سخت و غيرقابل انعطاف هستند ولي با استفاده از الكترونيك مولكولي ومولكول‌هايي كه در صفحه نمايش استفاده داشته باشد بنابر اين كابرد‌هايي وجود دارد كه از دسترس فناوري سيليكون، آن هم بخاطر جامد و كريستالي بودن ذاتي‌اش دور بوده و براي الكترونيك مولكولي قابل دستيابي است. وقتي كه نانو الكترونيك جا افتاد و وارد بازار محصولات الكترونيك شد آنگاه مي‌توان نسل جديدي از محصولات را به دست آورد كه شامل پردازندهايي 1000 مرتبه سريعتر از نوع امروزي باشند. اگر اين مرحله با موفقيت طي شود حدوداً يك دهه طول خواهد كشيد تا نسل جديد محصولات الكترونيكي مبتني بر الكترونيك مولكولي يا الكترونيك در ابعاد نانومتر (نانو الكترونيك) ظهور يابد.

بررسي امكانات موجود:
براي ساخت ابزارهاي مولكولي بايد ديد از چه چيزهايي مي‌توان استفاده كرد،‌وسايلي كه در اختيار است و تاكنون مدنظر بوده است به شرح ذيل هستند:
نانو لوله‌ها
حلقه‌هاي بنزني
پليمرها
DNA

نانو لوله‌ها:
اگر يك صفحه تخت گرافيكي مدنظر باشد و به شكلي بتوان آن را به صورت نواري در نظر گرفت و لوله كرد يك نانو لوله مفروض به دست مي‌آيد كه ساختار آن همان ساختار گرافيت بوده و يك هگزاگونال است. اين ماده در سال 1991 در ژاپن كشف شده و به علت خصوصيات جالب آن مورد توجه قرار گرفت. يك خاصيت جالب اين مواد آن است كه بر حسب اينكه در چه جهتي خم شود داراي خاصيت نيمه‌هادي و يا فلزي مي‌شود. قطر يك نانو لوله كمتر از 2 نانومتر است و از اين نانو لوله مي‌توان به عنوان يك سيم كوانتومي يا يك سيم غيرفعال استفاده كرد به عنوان مثال اين لوله مي‌تواند به عنوان يك سيم انتقال هنگام اعمال اختلاف پتانسيل از يك الكترود به الكترود ديگر عمل كند كه اين موضوع مثالي از اتصالات غيرفعال مي‌تواند باشد.
نانو لوله داراي خاصيت فلزي است اين خاصيت رسانش نه فقط در طول بلكه در عرض نانو لوله نيز وجود دارد براي حالت سيمهاي مولكولي غيرفعال، بهتر است كه نانو لوله داراي خاصيت رسانش باشد، اگر باشد، نانو لوله داراي گاف انرژي خواهد بود كه شبيه نيمه هادي خواهد شد. اگر نانو لوله كربني روي سطحي قرار داده شود و نوك STM (مولكول نانو لوله‌هاي كربني) رابه سطح آن نزديك شود، چنانچه ولتاژي را بين بستري كه نانو لوله روي آن قرار دارد و نوك STM اعمال شود جرياني عبور خواهد كرد، بر حسب مقدار جرياني كه عبور مي‌كند، مي‌توان تشخيص داد كه گاف انرژي چقدر است.

حلقه بنزني:
حلقه‌هاي بنزني به خاطر چگالي حالت بالا كه بر روي حلقه‌هاي خود دارند جانشيني براي سيمهاي كوانتومي در نظر گرفته مي‌شود.

پليمرها:
از نمونه‌هايي كه به عنوالن سيمهاي مولكولي فعال يا غيرفعال مي‌توان نام برد پلي‌تيوفن (PT) يا پلي‌انيلين است كه داخل يك سيكلود كسترين1 (CD) قرار گرفته باشد اين دو ماده در اصل پليمرهايي هستند كه به عنوان قسمتهاي هادي سيم بكار مي‌روند اين پليمرها شبيه حلقه‌ بنزني است كه به همديگر چسبيده‌اند و دو سر آن به دو الكترود طلا وصل شده است. اتصالات سيمهاي مولكلولي به الكترودهايش توسط اتم‌هاي گوگرد برقرار مي‌شود سطحي كه اين پليمر بر روي آن قرار مي‌گيرد ممكن است قسمتي از جريان را بكشد يعني اينكه يك جريان اتلافي داشته باشد براي اينكه مانع از اين جريان اتلافي شد بايد اين سيم را داخل يك حفاظ مولكولي قرار داد اين حفاظ نيز شبيه نانو لوله كربني است اما داراي قطر بسيار بزرگتر و ساختار پيچيده‌تري است لذا اين لوله مولكولي مانع عبور جريان اتلافي از ديواره‌هاي سيم و انتقال آن به سطح تماس مي‌شود.

DND:
DNA نمونه‌اي از سيم‌هاي فعال است. ساختمان DNA كاملاً شناخته شده است و به طور خودكار اين ساختمان ايجاد مي‌شود، براي توليد آن مانند پليمرها مشكلي وجود ندارد فقط بايد خواص آن مورد بررسي قرار گيرد تا متوجه چگونگي تغييرات آن شد براي اين منظور به ذكر مثالي پرداخته مي‌شود:
به منظور استفاده از DNA براي محاسبه جريان بر حسب ولتاژ، يك فاصله 8 نانومتري بين دو الكترود پلاتين مفروض مي‌شود، پس با اعمال يك ولتاژ مي‌توان جريان را محاسبه كرد.
نكته‌اي كه از شكل بالا برداشت مي‌شود اين است كه نمودار جريان بر حسب ولتاژ نموداري نامتقارن است، يعني اينكه جريان براي ولتاژي مثلاً بين 1- و 2 ولت اجازه عبور ندارد در حالي كه براي 2- و 1- جريان مي‌تواند عبور كند و اين يعني اينكه DNA مي‌تواند عمل يكسوسازي را انجام دهد. در مورد هدايت از داخل DNA سه نظريه مد نظر است، يكي اينكه DNA يك نيمه هادي با گاف خيلي بزرگ است. ديگر اينكه DNA يك نيمه هادي با گاف كوچك ونيز اينكه DNA داراي خاصيت فلزي است.
موضوع در اصل اين است كه DNA ماده بسيار پيچيده‌اي است كه شرايط محيطي به شكل بسيار زيادي مي‌تواند بر روي خواص آن تاثير بگذارد يكي از اين شرايط محيطي موثر حضور آب است، DNA‌يي كه در محيط خشك باشد با DNAيي كه در محيط مرطوب باشد بسيار متفاوت است. لذا با توجه به شرايط محلي حاكم بر DNA نمي‌توان يك نتيجه قطعي در مورد اينكه DNA فلز است يا نيمه فلز بيان كرد اما آنچه كه مسلم است اين است كه DNA يك نيمه هادي با گاف بزرگ است.
در حالت عادي يونهايي وجود دارد كه با دستكاري آنها مي‌توان خواص هدايتي DNA را تغيير داد يعني مي‌توان اميد داشت كه با افزودن يونهايي بتوان حتي آن را به فلز تبديل كرد يك نكته جالب ديگر اين است كه مي‌توان از DNA به عنوان قالب استفاده كرد و در مكانهاي مشخصي روي DNA يكسري فلزات را قرار داد تا يك سيم فلزي دور DNA ايجاد شود. در اين حالت DNA به عنوان قالبي براي پايدار نگه داشتن سيم مورد نظر استفاده قرار گيرد. بررسي پايداري DNA با توجه به شرايط محلي حاكم بر سيستم نيز امكان‌پذير است. هدايت DNA در دو مسير مشخص صورت مي‌گيرد. وقتي DNA را به عنوان هدايت‌كننده جريان در نظر گرفته شده يك بار مي‌تواند در جهت موازي محورش جريان را عبور دهد و يك بار نيز مي‌تواند عمود بر محورش جريان را عبور دهد، حال براي هدايت در جهت عمود بر محور مي‌توان اينگونه فرض كرد كه وقتي نوك STM (مولكول نانو لوله‌هاي كربني) در بالاي DNA قرار مي‌گيرد جريان به شكل عمود از جفت‌هاي بازي كه وجود دارد وارد نوك STM مي‌شود اين كار مي‌تواند هم به عنوان آزمايشي براي ديدن تصوير DNA و هم براي اندازه‌گيري عبور جريان جفت‌هاي بازي به كار رود ومي‌توان بدين شكل رسانش AT و CG (جفت‌هاي بازهايي كه در مارپيچ DNA وجود دارند) را محاسبه كرد.
DNA مي‌تواند يك ابزار در توليد محصولات نانو‌الكترونيك كاربرد‌هاي فراواني داشته باشد، با توجه به اينكه DNA به طور طبيعي در طبيعت و سلولهاي موجودات زنده وجود دارد مي‌توان از آن در توليد ديگر محصولات نانوتكنولوژي همانند نانوموتورها سود جست. كنترل و پايداري DNA نيز با توجه به خواص ذاتي و محلي آن امكان‌پذير بوده و جاي تامل و بحث دارد.

نتيجه‌گيري:
1ـ آنچه كه مسلم است، الكترونيك مولكولي داراي آينده‌اي درخشان است و با آهنگ بسيار سريعي در حال رشد و تكامل است. از اين رو توجه خاصي را مي‌طلبد.
2ـ نتايج عملي رشد و توسعه شاخه‌هاي نانوتكنولوژي مانند نانوالكترونيك سبب ساخت تجهيزاتي خواهد شد كه در مقايسه با گذشته اختلاف فاحش داشته و نسل كاملاً جديدي با قابليت‌هاي منحصر به فرد خواهد بود.
3- نانو لوله‌ها و DNA به عنوان دو ابزار كارآمد در توليد محصولات نانوالكترونيك از اهميت خاصي برخوردارند، وليكن در اين ميان DNA به دليل داشتن خواص محلي و وجود آن در بدن موجودات زنده از اهميت بيشتري برخوردار است.
4- با توجه به دو شاخص تعداد مقالات علمي و اختراعات ثبت‌شده، در نانو تكنولوژي مي‌توان نتيجه گرفت كه اين شاخصها مي‌توانند اطلاعاتي مفيد در مورد تكامل اين فناوري را نشان دهند و براي طرح برنامه‌ها و استراتژيها مناسب باشند.
5- نانوتكنولوژي و شاخه‌هاي كاربردي آن در علوم مختلف مانند نانوالكترونيك به عنوان پديده‌هايي نوظهور هنوز قبل از تجاري سازي محصولاتشان، احتياج به پيشرفت در هر دو زمينه علمي و تكنولوژيكي را دارد. با توجه به اينكه هم‌اكنون برخي از محصولات اين فناوري در بازار وجود دارد پيش‌بيني اينكه كداميك از محصولات آينده بهتري دارند (از نظر رقابتي) نياز به بررسي بيشتر شاخصهاي اين فناروي در بخشهاي صنعت و زيرمجموعه‌هاي اين فناوري دارد.
6- با توجه به اهميت فناري نانو و كاربردهاي روزافزون آن در دنيا بايد تحقيقات دانشگاهي و دولتي تواماً صورت گيرد و به علت اينكه اهداف تحقيقاتي اين فناوري پايه‌اي و درازمدت است بخش صنعت توان سرمايه‌گذاري بر روي تحقيقات درازمدت و مخاطره‌آميز را نداشته، از اين رو حمايت دولتمردان به عنوان پشتوانه‌اي مهم در اين فناوري خواهد بود علاوه بر اين ايجاد ساختارهاي جديد در دانشگاهها و آزمايشگاههاي ملي براي توسعه اين فناوري لازم است نيازمنديها و انتظارات فناوري نانو و شاخه‌هاي كاربردي آن در علوم مختلف مانند نانوالكترونيك فراتر از تمامي چيزهايي است كه مقررات سنتي دانشگاهي، آزمايشگاهي ملي و يا حتي تمام صنعت مي‌تواند فراهم كند و به خاطر همين مشكلات است كه يك حركت و انديشه ملي پايه‌ريزي و با حمايت دولتي در زمينه اين فناوري حياتي به نظر مي‌رسد.
با توجه به پتانسيل‌هاي موجود ايران در زمينه مهندسي الكترونيك، لزوم يك مركز R&D دولتي كه به حمايت محصولات توليدي الكترونيكي صنايع پرداخته و بتواند در آينده بازار تجاري محصولات نانو‌الكترونيك را به دست بگيرد به شدت حس مي‌شود و اگر تدبيري انديشيده نشود متاسفانه بايد گفت كه همانند گذشته بايد مصرف‌كننده خوبي بوده و شاهد سودهاي كلان تجاري ديگر كشورها و سرمايه‌گذاران بود.
عليرضا سلمانيان شفا
منبع: ماهنامه صنعت برق

ارتباط اينترنتي باند پهن از طريق جريان برق با يك تراشه

شركت صنعتي الكتريكي ماتسوشيتا تراشه جديدي ساخته است كه با كمك آن مي‌توان از طريق پريز معمولي برق ارتباط اينترنتي باند پهن برقرار كرد.
به گزارش ايرنا به نقل از پايگاه اينترنتي آسوشيتدپرس، با ساخت اين تراشه ديگر نيازي به ارتباط به شبكه بي‌سيم و كابل ‪ Ethernet‬نخواهد بود.
با آنكه دستگاههايي با اين قابليت پيشتر هم ساخته شده است، اما محصولاتي كه اين تراشه در آنها نصب شده است مي‌توانند از طريق پريز برق به شبكه باند پهن اينترنت متصل شوند.
شركت ماتسوشيتا به فناوري دست يافته است كه از سيم كشي برق خانگي نه تنها براي ارسال الكتريسيته بلكه براي ارسال داده‌ها هم مي‌توان استفاده كرد.
اين فناوري در برخي نقاط مانند آمريكا ابداع شده است، اما سامانه ماتسوشيتا از اين نظر كه اطلاعات باند پهن را با سرعت ‪ ۱۷۰‬مگابايت در ‪۳‬ ثانيه ارسال مي‌كند و از ‪ Ethernet‬سريعتر است منحصر بفرد است.
مزيت اين فناوري دسترسي آسان به پريز برق است. درحال حاضر پريز باند پهن همه جا در دسترس نيست حتي در خانه‌هايي كه ارتباطات باند پهن دارند.
در خانه‌هايي كه شركت ماتسوشيتا براي آينده مدنظر دارد مردم مي‌توانند در تمام اتاقهاي خانه كه پريز برق داشته باشد به تماشا و دريافت فيلمهايي با كيفيت عالي بپردازند.
تنها كاري كه فرد بايد انجام داد قرار دادن دوشاخه تلويزيون يا ساير دستگاهها در داخل پريز برق براي ارتباط فوري به باند پهن است كه امكان ارسال سريعتر اطلاعات آن لاين در مقايسه با ارتباطات تلفني را فراهم مي‌آورد.
ماتسوشيتا اميدوار است درنهايت يخچالها، تلويزيونها و محصولاتي مجهز به اين تراشه به بازار عرضه كند.
يخچال متصل به شبكه اينترنت به كاربر امكان مي‌دهد از طريق لپ تاپ يا تلفن همراه از موجودي مواد غذايي در يخچال اطلاع يابد. همچنين فرد مي‌تواند زماني كه بيرون از خانه بسر مي‌برد از اين تراشه براي خاموش يا روش كردن ماشين لباسشويي يا دستگاه تهويه هوا استفاده كند.
درحال حاضر حتي در خانه‌هايي كه ارتباط فيبر نوري فراهم است در تمام اتاقها پريز باند پهن وجود ندارد.
با ساخت اين تراشه با استفاده از هر پريز برقي مي‌توان از اينترنت باندپهن بهره‌مند شد.
اين فناوري قرار است در نمايشگاه فناوري الكترونيك (‪" (CEATEC‬سيتك" كه ماه آينده در ژاپن گشايش مي‌يابد عرضه شود.
پيش بيني مي‌شود اين فناوري در اروپا و آمريكا بيشتر از ژاپن پذيرفته شود. در ژاپن براي استفاده از خطوط انتقال برق مقررات سختگيرانه‌اي حاكم است.

روش جديد انتفال امواج الكترومغناطيسي با فركانس تراهرتس

دانشمندان به روش جديدي در انتقال امواج الکترومغناطيسي با فرکانس تراهرتس از نقطه‌اي به نقطه‌اي ديگر دست يافتند.
به گزارش آژانس خبرنگاران تكنولوژي ايران –ايتكا پژوهشگران دانشگاه رايس ايالت هوستون آمريکا به کمک مفتول‌هاي فلزي توانسته اند امواج تراهرتس را به نوک باريک يک فلز منتقل سازند. هرچند دانشمندان پيشتر براي انتقال اين امواج روي مدارهاي الکترونيک از فناوري مايکروويو يا از فناوري‌هاي جديد ارتباطي همچون امواج يا الياف استفاده مي‌کردند، کشف جديد محققان چشم انداز وسيعي را دراين راه گسترده است .مزيت استفاده از روش جديد آن است که امواج تراهرتس با اين مفتول‌هاي فلزي بدون تغيير شکل و فقط با پارازيت اندکي از نقطه‌اي به نقطه ديگر مدار الکترونيکي انتقال مي‌يابند. از اين فناوري مي‌توان در توليد حسگرهاي تراهرتس يا تسهيل در رديابي و کشف مواد مخدر استفاده کرد. امواج تراهرتس در طيف واسط امواج الکترومغناطيسي مايکروويو پرتوهاي مادون قرمز قرار دارد معادل ده به توان دوازده هرتس يا يک هزارم گيگاهرتس است. از آنجا که اين امواج مي‌توانند به درون لباس افراد نيز نفوذ کنند در بازرسي‌هاي امنيتي به ويژه در فرودگاه ها نيز کاربرد وسيعي دارند. با وجود اين به علت آنکه اين امواج را فقط با ابزارهاي نسبتا پيچيده مي‌توان توليد کرد استفاده از آنها تاکنون محدود به آزمايشگاه‌ها بوده است. منبع : ایتکا

كشف ماده تك اتمي جديد؛ چشم اندازي نو در صنعت الكترونيك

گروهي از دانشمندان انگليسي به ماده جديدي دست يافته اند كه استفاده از آن تحولات عظيمي را در صنايع الكترونيك به وجود مي آورد.
به گزارش آژانس خبرنگاران تكنولوژي ايران –ايتكا اين ماده جديد دوبعدي كه از گرافيت به دست مي آيد امكان ساخت ترانزيستورهاي با سرعت بالا را فراهم مي اورد. پژوهشگران دانشگاه منچستر انگليس پس از سالها تحقيق توانسته اند اين ماده جديد تك اتمي را كشف كنند.پروفسور اندره جيم از مركز پژوهش هاي نانومتري دانشگاه منچستر مي گويد: ما توانستيم گرافيت را بشكافيم و اتم خاصي را كه تنها داراي دو بعد است از آن جدا سازيم. اين اتم به ما امكان مي دهد ترانزيستورهايي با سرعت بسيار بالا بسازيم . وي همچنين افزود: معمولا مواد داراي بعد طول و عرض و ارتفاع اند اما اين ماده جديد ارتفاع ندارد و همين امكانات الكتريكي و مكانيكي و شيميايي جديدي را در اختيار ما قرار مي دهد.كشف سيليكون و كاربرد ان در صنعت الكترونيك به ساخت دستگاه هاي پيشرفته الكترونيكي كمك شاياني رسانده است اما كشف ماده جديد كه تحمل سه هزار درجه حرارت را دارد شايد تحول جديدي درساخت رايانه باشد. انتظار مي رود ظرف پنج تا ده سال آينده محصولات الكترونيكي حاصل از اين تحقيقات وارد بازار شود. منبع : ایتکا