1. Ҷойҳои асосӣ ва амалҳои наномикёси кремний дар сарҳади субмикронӣ
1.1 Ҳабси квантӣ ва тағирёбии чаҳорчӯбаи электронӣ
(Хокаи нано-силикон)
Хокаи нано-силикон, аз битҳои кремний бо андозаҳои мушаххаси дар поён овардашуда иборат аст 100 нанометрхо, барои гузариш ба стандартӣ аз кремнийи оммавӣ ҳам дар амалҳои ҷисмонӣ ва ҳам фоидаи функсионалӣ мебошад.
Дар ҳоле ки кремнийи масса як нимноқили ғайримустақим бо фосилаи тақрибан тақрибан аст 1.12 eV, андозагирии нано боиси таъсири ҳабси квантӣ мегардад, ки хосиятҳои манзилии электронӣ ва оптикии онро асосан тағир медиҳанд.
Вақте ки усулҳои андозаи бит ё қатраҳои поён exciton Bohr масофаи кремний (~ 5 нм), провайдерҳои хидматрасонии пулакӣ аз ҷиҳати фазоӣ маҳдуд мешаванд, боиси васеъ шудани банд ва ҷорӣ намудани фотолюминесценти намоён мегардад– эҳсосе, ки дар кремнийи макроскопӣ мавҷуд нест.
Ин танзими аз андоза вобаста ба нано-силикон имкон медиҳад, ки нурро дар тамоми диапазони намоён паҳн кунад, онро барои оптоэлектроникаи кремний ба як дурнамои ҷолиб мегардонад, ки кремнийи мукаррарй аз сабаби самарабахшии рекомбинацияи радиа-тивии нокифояаш корашро катъ мекунад.
Гайр аз ин, таносуби афзоишёфтаи сатҳ ба ҳаҷм дар наношкала ҳиссиёти марбут ба рӯи заминро беҳтар мекунад, аз ҳассосияти химиявӣ иборат аст, фаъолияти каталитикӣ, ва алоқа бо майдонҳои электромагнитӣ.
Ин натиҷаҳои квантӣ на танҳо кунҷкобиҳои донишандӯзӣ нестанд, аммо барои барномаҳои насли оянда дар қудрат замина эҷод мекунанд, пай бурдан, ва биотиббй.
1.2 Гуногунии морфологӣ ва химияи сатҳи рӯизаминӣ
Хокаи нано-силиконро дар морфологияҳои сершумор синтез кардан мумкин аст, аз чумла нанозаррачахои сферикй, нанобелхо, наноструктураи гузаранда, ва нуқтаҳои квантии кристаллӣ, ҳар як имтиёзҳои беназиреро, ки ба барномаи мақсаднок такя мекунад, пешниҳод мекунад.
Нано-силикони кристаллӣ умуман чаҳорчӯбаи мукааби ёқути кремнийи массаро нигоҳ медорад, аммо ғафсии бештари масъалаҳои рӯизаминӣ ва пайвандҳои овезонро нишон медиҳад., ки барои муътадил гардондани материал пассив карда шавад.
Функционализатсияи майдони рӯизаминӣ– одатан тавассути оксидшавӣ ба даст оварда мешавад, гидросилилизатсия, ё иловаи лиганд– дар муайян кардани амнияти коллоидй роли халкунанда мебозад, парокандагӣ, ва мутобиқат бо матритсаҳо дар пайвастагиҳо ё атмосфераи биологӣ.
Ба сифати мисол, Нано-силикони бо гидроген анҷомёфта ҳассосияти баландро ошкор мекунад ва ба оксидшавӣ дар ҳаво моил аст, дар ҳоле ки алкил- ё полиэтилен гликол (PEG)-зарраҳои пӯшида устуворӣ ва мутобиқати биологиро барои истифодаи биотиббӣ беҳтар нишон медиҳанд.
( Хокаи нано-силикон)
Мавҷудияти қабати оксиди маҳаллӣ (SiOₓ) дар майдони сатҳи заррачаҳо, хатто ба микдори хеле кам, ба гузаронандагии электрикй ба таври чиддй таъсир мерасонад, кинетикаи диффузияи литий-ион, ва реаксияҳои интерфасиалӣ, махсусан дар барномаҳои батарея.
Фаҳмидан ва танзими химияи рӯизаминӣ дар натиҷа барои истифодаи пурраи иқтидори нано-силикон дар системаҳои ҳассос муҳим аст.
2. Равишҳои синтез ва усулҳои истеҳсоли миқёспазир
2.1 Стратегияҳои аз боло ба поён: Фрезер, Эзоҳ, ва абляцияи лазерӣ
Истеҳсоли хокаи нано-силиконро метавон ба таври васеъ ба усулҳои аз боло ба поён ва аз поён ба боло гурӯҳбандӣ кард., ҳар яке бо миқёспазирии мушаххас, тозагӣ, ва сифатҳои назорати морфологӣ.
Усулҳои аз боло ба поён коҳиш додани физикӣ ё кимиёвии кремнийро ба порчаҳои наномикёс дар бар мегиранд.
Фрезеркунии мудаввар бо энергияи баланд усули тиҷоратӣ ба таври васеъ истифода мешавад, ки қисмҳои кремний дар атмосфераи инертӣ аз суфтакунии шадиди механикӣ мегузаранд, микронро ба вуҷуд меорад- ба хокаҳои наноҳаҷм.
Дар ҳоле ки дастрас ва миқёспазир, ин равиш аксар вақт камбудиҳои кристаллро ҷорӣ мекунад, ифлосшавӣ аз воситаҳои ахбори омма, ва гардиши андозагирии заррачаҳо, даъват ба тозакунии пас аз коркард.
Камшавии магнезиотермикии кремний (SiO ДУ) пас аз обшавии кислота роҳи иловагии миқёспазир аст, махсусан ҳангоми истифодаи захираҳои кремнийи табиӣ ё аз партовҳо ҳосилшуда, аз қабили пӯсти биринҷ ё диатомҳо, бо истифода аз роҳи пойдор ба нано-силикон.
Аблятсияи лазерӣ ва аксбардории плазмаи ҷавобӣ равишҳои дақиқтари аз боло ба поён мебошанд, дар тавлиди нано-силикони тозаи баланд бо кристаллии танзимшаванда самаранок аст, аммо бо нархи баландтар ва кам кардани қобилияти интиқол.
2.2 Равишҳои аз поён ба боло: Ташаккули марҳилаи газ ва марҳилаи ҳал
Синтези аз поён ба боло имкон медиҳад, ки аз болои андозаи фрагментҳо бештар назорат карда шавад, шакл, ва кристаллӣ тавассути сохтани наноструктураи атом ба атом.
Ҷойгиршавии буғи химиявӣ (CVD) ва CVD бо плазма такмилёфта (PECVD) барои азхуд кардани нано-силиций аз пеш-кадамони аэроформ, ба монанди силан, имкон медихад (SiH ₄) ё disilane (Си ₂ H ₆), бо меъёрҳо ба монанди сатҳи ҳарорат, стресс, ва ҷараёни газ кинетикаи ядроӣ ва рушдро дикта мекунад.
Ин усулҳо махсусан барои эҷоди нанокристаллҳои кремний, ки дар матритсаҳои диэлектрикӣ барои гаҷетҳои оптоэлектронӣ насб шудаанд, боэътимод мебошанд..
Синтези марҳилаи маҳлул, аз ҷумла курсҳои коллоидӣ, ки пайвастагиҳои кремнийоргакиро истифода мебаранд, ба истеҳсоли нуқтаҳои квантии кремнийи монодисперсӣ бо дарозии мавҷҳои ихроҷшаванда имкон медиҳад.
Парокандашавии гармии силан дар ҳалкунандаҳои баланд ҷӯшанда ё синтези моеъи суперкритикӣ низ ба ҳамин монанд нано-кремнийи дараҷаи баланд бо тақсимоти андозаҳои тангро медиҳад., беҳтарин барои тамғагузорӣ ва тасвири биотиббӣ.
Дар ҳоле ки усулҳои аз поён ба боло одатан сифати олии ҷаҳониро ба вуҷуд меоранд, дар истехсоли оммавй ва сарфаю сариштакорй ба душворихо дучор мешаванд, Тадқиқоти пайвастаро дар равандҳои гибридӣ ва муттасили ҷараён талаб мекунад.
3. Барномаҳои барқ: Тағир додани батареяҳои литий-ион ва берун аз литий
3.1 Вазифа дар анодҳои иқтидори баланд барои батареяҳои литий-ион
Яке аз барномаҳои табдилдиҳандаи хокаи нано-силикон аз фазои нигоҳдории энергия вобаста аст, махсусан ҳамчун маводи анод дар батареяҳои литий-ион (LIBs).
Силикон қобилияти махсуси академии ~ медиҳад 3579 мАч/г дар асоси ташаккули Li ₁₅ Si Чор, ки кариб 10 назар ба графити мукаррарй баробар зиёд аст (372 мАч/г).
Аммо, васеъшавии ҳаҷми калон (~ 300%) дар давоми литийатсия ангезандаи заррачаҳо мегардад, гум шудани алоқаи барқӣ, ва интерфазаи доимии электролитҳои сахт (БОШЕД) ташаккул, боиси зуд ранг гирифтани қобилият мегардад.
Наноструктуризатсия ин мушкилотро тавассути кӯтоҳ кардани курсҳои диффузияи литий коҳиш медиҳад, муқовимат ба шиддат самараноктар, ва кам шудани эҳтимолияти крек.
Нано-силикон дар намуди нанозаррачаҳо, чаҳорчӯбаҳои гузаранда, ё сохторҳои зардии ниҳонӣ имкон медиҳад, ки велосипедронӣ бо самаранокии баландшудаи Куломбӣ ва мӯҳлати давра ислоҳ карда шавад..
Технологияҳои муосири батареяи тиҷоратӣ ҳоло омехтаҳои нано-силиконро муттаҳид мекунанд (масалан., композитхои кремний-карбон) дар анодҳо барои баланд бардоштани ғафсии барқ дар дастгоҳҳои электронии муштарӣ, автомобильхои электрики, ва системаҳои нигоҳдории шабака.
3.2 Дар натрий-ион имконпазир аст, Калий-ион, ва батареяҳои ҳолати сахт
Ғайр аз системаҳои литий-ион, нано-кремний дар химияи ба вуҷуд омадаистодаи батарея омӯхта мешавад.
Дар ҳоле ки кремний нисбат ба литий бо намак камтар реактив аст, андозагирии нано кинетикаро беҳтар мекунад ва имкон медиҳад воридкунии маҳдуди Na ⁺, онро барои анодхои аккумулятори натрий-ионй перспективанок мегардонад, махсусан хангоми омехта кардан ё бо калъагй ё сурма.
Дар батареяҳои ҳолати сахт, ки дар ин чо устувории механикй дар интерфейси корбарони электрод-электролит мухим аст, Қобилияти нано-силикон барои анҷом додани конторсияи пластикӣ дар диапазонҳои хурд шиддати байниҳамдигариро кам мекунад ва иртиботро бо нигоҳдорӣ беҳтар мекунад.
Дар Илова, мутобиқати он бо сулфид- ва электролитҳои қавӣ дар асоси оксид усулҳоро барои бехатартар мекушояд, воситаҳои нигоҳдории зичии баландтари энергия.
Тадқиқот ба ҳадди аксар расонидани тарҳи интерфейси корбар ва равишҳои пешакӣ барои истифодаи пурраи дарозумрӣ ва самаранокии электродҳои нано-силиконӣ идома медиҳад..
4. Сарҳадҳои пайдоиш дар фотоника, Биотиббй, ва Маҳсулоти омехта
4.1 Барномаҳо дар оптоэлектроника ва нури квантӣ
Биноҳои фотолюминесцентии нано-силикон кӯшишҳоро барои эҷоди гаҷетҳои нурпоши бар кремний эҳё карданд., мушкилоти дарозмуддат дар фотоникаи ҳамгирошуда.
Баръакси кремнийи оммавӣ, Нуқтаҳои квантии нано-силикон метавонанд самаранок нишон диҳанд, фотолюминессенсияи танзимшаванда дар массиви намоён ба инфрасурх наздик, имкон медиҳад, ки манбаи дар чип мавҷудбуда бо чароғҳои мувофиқ бо металл-оксиди нимноқилҳои иловагӣ (CMOS) навоварӣ.
Ин наноматериалҳо рост ба диодҳои рӯшноӣ ворид карда мешаванд (LEDҳо), фотодетекторхо, ва эмитентҳои бо мавҷ пайвастшуда барои пайвастҳои оптикӣ ва қабули барномаҳо.
Гайр аз ин, Нано-силикони рӯизаминӣ ихроҷи як-фотонро дар доираи тарҳҳои мушаххаси мушкилот нишон медиҳад, ҷойгир кардани он ҳамчун системаи имконпазири коркарди иттилооти квантӣ ва алоқаи бехатар.
4.2 Барномаҳои биотиббӣ ва экологӣ
Дар биотиббй, хокаи нано-силикон ҳамчун як мутобиқати биологӣ таваҷҷӯҳ зоҳир мекунад, табиатан вайроншаванда, ва алтернативаи заҳролуд ба нуқтаҳои квантӣ дар асоси металлҳои вазнин барои биоimaging ва таҳвили доруҳо.
Зарраҳои нано-силиконии рӯизаминӣ метавонанд барои ҳадафи ҳуҷайраҳои мушаххас тарҳрезӣ шаванд, агентҳои табобатӣ ба рН ё ферментҳо амал мекунанд, ва мониторинги флуоресцентии вақти воқеӣ диҳед.
Нобудшавии онҳо ба кислотаи кремний (Ва(OH)ЧОР), моддаи табиатан пайдошуда ва хориҷшаванда, мушкилоти заҳролудшавии дарозмуддатро кам мекунад.
Илова бар ин, нано-кремний барои ислоҳи экологӣ санҷида мешавад, ба монанди нобудшавии фотокаталитикии ифлоскунандаҳо дар зери нури намоён ё ҳамчун намояндаи пасткунанда дар равандҳои коркарди об.
Дар маводи таркибӣ, нано-силикон устувории механикиро беҳтар мекунад, устувории гармидиҳӣ, ва ҳангоми дохил шудан ба металлҳо муқовимат мекунанд, сафолї, ё полимерҳо, махсусан дар ҷузъҳои аэрокосмос ва мошинсозӣ.
Хулоса, хокаи нано-силикон дар чорроҳаи наноилми бунёдӣ ва навовариҳои саноатӣ қарор дорад.
Омезиши хоси таъсири квантии он, реактивии баланд, ва роҳати тамоми қувваи барқ, дастгоҳҳои электронӣ, ва илмҳои ҳаёт вазифаи худро ҳамчун омили муҳими технологияҳои муосири насли оянда таъкид мекунад.
Вақте ки пешрафти техникаи синтез ва мушкилоти ҳамгироӣ такрор мешаванд, нано-силикон идома хоҳад дод, ки рушдро ба самти баландтар равона созад, пойдор, ва системаҳои бисёрфунксионалии моддӣ.
5. Таъминкунанда
TRUNNANO як таъминкунандаи хокаи вольфрами сферикӣ бо зиёда аст 12 таҷрибаи солона дар сарфаи энергия дар нано-бино ва рушди нанотехнология. Он пардохтро тавассути корти кредитӣ қабул мекунад, Т/Т, West Union ва Paypal. Trunnano молро ба муштариён дар хориҷа тавассути FedEx мефиристад, DHL, бо хаво, ё бо баҳр. Агар шумо хоҳед, ки дар бораи хокаи вольфрами сферикӣ маълумоти бештар гиред, лутфан бо мо дар тамос шавед ва дархост фиристед([email protected]).
Тегҳо: Хокаи нано-силикон, Хокаи кремний, Силикон
Ҳама мақолаҳо ва тасвирҳо аз Интернет мебошанд. Агар ягон масъалаи ҳуқуқи муаллиф вуҷуд дошта бошад, лутфан бо мо дар вақти барои нест кардани.
Моро пурсед