نانولوله های کربنی می توانند از فضاپیماها در مقابل تشعشعات کیهانی محافظت کنند

نانولوله های کربنی می توانند از فضاپیماها در مقابل تشعشعات کیهانی محافظت کنند

گردو دانلود: پژوهشگران دانشگاه ˮام.آی. تیˮ در بررسی جدید خود نشان داده اند که به کار بردن نانوله های کربنی می تواند از فضاپیماها در مقابل تشعشعات کیهانی محافظت کند و محدودیت اکتشافات فضایی را از بین ببرد.


به گزارش گردو دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از نانومگزین، ماموریت های فضایی مانند "اوریون"(Orion) ناسا که مقرر است فضانوردان را به مریخ ببرند، محدودیت های اکتشافات انسانی را برطرف 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 لطمه برسانند یا حتی آنها را از بین ببرند. گروهی از پژوهشگران دانشگاه "ام.آی. تی"(MIT) در بررسی جدیدی نشان داده اند که می توان ترانزیستورها و مدارهای مجهز به نانولوله های کربنی را طوری پیکربندی کرد که خاصیت های الکتریکی و حافظه خودرا بعد از بمباران تشعشعات حفظ کنند.
طول عمر و مسافت ماموریت های فضایی عمیق هم اکنون به راندمان انرژی و استواری فناوری که آنها را هدایت می کند، محدود شده است. بعنوان نمونه، تشعشعات شدید فضایی می توانند به تجهیزات الکترونیکی لطمه برسانند و به بروز اختلال در داده ها منجر شوند یا حتی کامپیوتر ها را بطور کامل خراب کنند. یکی از راهکارهای 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 کنند.
در اصل، اندازه فوق العاده کم نانولوله ها می تواند به کاهش اثر تشعشعات هنگام برخورد به تراشه های حافظه حاوی این مواد کمک نماید. با این وجود، تحمل تابش برای ترانزیستورهای اثر میدان نانولوله کربنی، به شکل گسترده مورد بررسی قرار نگرفته است. بنابراین، "پریتپال کانهایا"(Pritpal Kanhaiya) و "مکس شولاکر"(Max Shulaker)، پژوهشگران دانشگاه ام.آی. تی و همکارانشان تلاش کردند تا بفهمند که آیا می توانند این نوع ترانزیستور اثر میدان را برای مقاومت در مقابل تشعشعات بالا مهندسی کنند و تراشه های حافظه را بر طبق این ترانزیستورها بسازند.


پژوهشگران برای انجام دادن این کار، نانولوله های کربنی را بعنوان لایه نیمه رسانا روی یک ویفر سیلیکونی در ترانزیستورهای اثر میدان قرار دادند. سپس، پیکربندی های متفاوت ترانزیستور را با سطوح مختلف 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 خاصیت های الکتریکی ترانزیستور در مقابل تشعشعات ورودی تا ۱۰ میلی رادیان محافظت می کند. این سطح، بسیار بالاتر از سطح تشعشعاتی است که خیلی از تجهیزات الکترونیکی مقاوم به تشعشع و مبتنی بر سیلیکون می توانند تحمل کنند. هنگامی که یک محافظ فقط زیر نانولوله های کربنی قرار گرفت، 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 کنند.
پژوهشگران نهایتاً برای دستیابی به تعادل میان سادگی ساخت و مقاومت در مقابل 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.
بگفته پژوهشگران، نتایج این بررسی نشان می دهند که ترانزیستورهای اثر میدان نانولوله های کربنی، خصوصاً ترانزیستورهای مجهز به دو محافظ می توانند گزینه های امیدوارکننده ای برای نسل بعدی تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده در اکتشافات فضایی باشند.
این پژوهش، در مجله "ACS Nano" به چاپ رسید.




منبع:

1400/08/11
10:02:13
5.0 / 5
538
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۹ بعلاوه ۱