تیمی از محققان در JILA با همکاری شرکت 3M، میکروسکوپ جدیدی را توسعه داده‌اند که به مطالعه مواد سخت، مانند الماس در مقیاس نانومتری می‌پردازد.
این میکروسکوپ از نور لیزر فرابنفش عمقی (DUV) استفاده می‌کند تا الگوهای حرارتی در مقیاس نانومتری بر روی سطح مواد ایجاد کند و رفتار انتقال حرارت و بار را در این مواد بررسی کند.
به گزارش سرویس اخبار علمی سایت شات ایکس و به نقل از ایتنا این نوآوری در پاسخ به یک چالش صنعتی به وجود آمد، زیرا مواد با شکاف باند بسیار وسیع مانند الماس، که در الکترونیک مدرن استفاده می‌شوند، به نور فرابنفش با انرژی بالا نیاز دارند تا الکترون‌ها را تحریک کنند.
این مواد به دلیل شکاف باند بزرگتر، به نور مرئی و مادون قرمز پاسخ نمی‌دهند و بنابراین نیاز به روش‌های جدیدی برای مطالعه خواص آنها وجود دارد.
این تیم محققان، به رهبری پروفسورهای فیزیک دانشگاه کلورادو، مارگارت مورن و هنری کاپتین، میکروسکوپی را توسعه داده‌اند که می‌تواند فرآیندهای انتقال در مقیاس نانومتری را در موادی مانند الماس تحریک و تحلیل کند. این میکروسکوپ با استفاده از نور لیزر DUV، الگوی تداخلی نانومتری بر روی سطح ماده ایجاد می‌کند که به طور کنترل‌شده و دوره‌ای آن را گرم می‌کند و به محققان اجازه می‌دهد تا نحوه پراکندگی گرما را در طول زمان مطالعه کنند.
عکس : خواص الماساین میکروسکوپ جدید می‌تواند خواص الکترونیکی، حرارتی و مکانیکی مواد را با دقت مکانی تا ۲۸۷ نانومتر بررسی کند، که بسیار فراتر از آنچه با نور مرئی ممکن است. این توانایی جدید برای توسعه الکترونیک قدرت با کارایی بالا، ارتباطات فرکانس بالا و دستگاه‌های محاسباتی بر اساس الماس یا نیتریدها در آینده بسیار مهم است.
علاوه بر تأیید سیستم و بررسی خواص الماس ، یافته‌های تیم به سوالات گسترده‌تری درباره حمل و نقل حرارت در مقیاس نانومتری روشنایی بخشید. در چنین مقیاس‌های کوچکی، حرارت همیشه مطابق با مدل‌های فیزیکی سنتی رفتار نمی‌کند که فرض می‌کنند جریان پیوسته و هموار وجود دارد. در عوض، حمل و نقل نانومتری می‌تواند شامل اثرات بالستیک و هیدرودینامیکی باشد، جایی که حامل‌های انرژی مانند فونون‌ها می‌توانند به صورت مستقیم بدون پراکندگی حرکت کنند یا مانند آب در کانال‌ها جریان یابند.
با ادامه تلاش محققان برای اصلاح این تکنیک‌ها و بررسی مواد جدید، این پیشرفت می‌تواند نقش حیاتی در توسعه الکترونیک قدرت با عملکرد بالا، سیستم‌های ارتباطی کارآمد و فناوری‌های کوانتومی ایفا کند. ممکن است الماس برای همیشه دوام نیاورد، اما تأثیر آن بر نانوساینس قطعاً باقی خواهد ماند.