تولید انرژی برق از صوت

شروین تقوی، دانشجوی دکتری مهندسی برق دانشگاه Caltech با طراحی سیستم تولید انرژی برق از امواج صوتی برای تحقق ایده خلاقانه استفاده از صوت به عنوان منبعی پاک و ارزان برای تولید انرژی تلاش می‌کند.

به گزارش خبرنگار «پژوهشی» خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، در طرح پیشنهادی وی، یک آنتن بشقابی صداهای بلند فرودگاه‌ها یا بزرگراه‌ها را از طریق میکروفن به جریان الکتریکی تبدیل می‌کند که این جریان پس از یکسو سازی در یک خازن بزرگ ذخیره شده و به عنوان یک منبع تغذیه الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این پژوهشگر جوان ایرانی که طرح ابتکاری خود را سال‌ها پیش در نمایشگاه اختراعات سوئیس ارائه کرده است، علاوه بر این طرح، اختراعات متعددی در زمینه سیستم‌های لیزری و اپتیک دارد که از سوی مؤسسه تکنولوژی کالیفرنیا (دانشگاه Caltech) ثبت شده و چشم‌انداز بسیار روشنی برای این ابداعات در جایگزینی سیستم‌های موجود اپتیکی ترسیم شده است.

شروین تقوی لاریجانی که دارای دیپلم دانشگاه Orsay پاریس و فوق لیسانس مهندسی الکترونیک از دانشگاه کلتک آمریکا است، در سن 20 سالگی در نمایشگاه بین‌المللی اختراعات در ژنو به دلیل اختراع سیستم استفاده از نویزهای صوتی در تولید برق به دریافت مدال نقره نایل شد.

تقوی در گفت‌وگو با خبرنگار «پژوهشی» خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا) درباره ایده خلاقانه خود مبنی بر استفاده از صوت به عنوان منبع انرژی گفت: من 16 سال داشتم و در دبیرستان بودم که موقعی که معلم فیزیک درس می‌داد به فکرم رسید که چرا به صوت و انرژی‌های اکوستیک به عنوان یک منبع انرژی فکر نکنیم.

انسان همواره به صوت با دو دید نگاه کرده است، یکی به عنوان یک علامت (سیگنال) که بهتر است این سیگنال هر چه تمیزتر باشد و دوم به عنوان یک عامل مزاحم و آلاینده که باید از آن اجتناب کرد.

من همان موقع به فکرم رسید که این عامل مزاحمت برعکس می‌تواند بسیار مفید واقع شود به این صورت که از آن به عنوان یک منبع تولید انرژی که در زندگی انسان امروزی نقشی حیاتی دارد استفاده کرد.

وی خاطرنشان کرد: از همان موقع نیروی خود را به کار بردم که چه طور می‌توان این ایده را عملی کرد و سرانجام موفق به ارائه سیستم ساده‌ای در این زمینه شده و آن را به اداره ثبت اختراعات فرانسه ارائه کردم. پس از این این که تحقیقات کامل توسط اداره ثبت انجام شد و معلوم شد که این عقیده جدید است مورد توجه دولت و ارتش فرانسه واقع شد که کل هزینه ثبت را دولت پرداخت.

جدید بودن ابتکار من این بود که صوت (صداها و تمامی امواج اکوستیک) نه علامت (سیگنال) است و نه یک مزاحمت بلکه صوت می‌تواند یک منبع انرژی باشد.

تقوی تصریح کردم: سیستم ساده‌ای که من طراحی کردم این توانایی را داشت که امواج اکوسیتک را به برق تبدیل کند بدون اینکه به هیچ انرژی دیگری نیاز باشد بدین ترتیب انسان می‌تواند به صورت رایگان از صوت انرژی بگیرد به علاوه در طبیعت منبع‌های صوتی خیلی زیادی است که یکی از آنها همین شهر تهران است.

وی در گفت‌و‌گو با ایسنا خاطرنشان کرد: علاوه بر این نباید از یاد ببریم که انسان فقط یک رنج محدود انرژی اکوستیک را می‌شود. در طبیعت رنج‌های دیگری از صوت وجود دارد که به دلیل فرکانس آن توسط ما قابل شنیدن نیست مثل طیف‌هایی از صوت که برخی حیوانات در مواردی مثلا قبل از زلزله می‌شنوند و می‌تواند بسیار پرانرژی نیز باشد، بنابراین حتی اگر سیستم ابداعی امروز نتواند انرژی زیادی تولید کند، قطعا در آینده‌ای نه چندان دور با تکمیل آن و دستیابی به منابع صوتی دیگر می‌توان به تولید مقدار قابل توجهی انرژی با این سیستم امیدوار بود.

تقوی درباره مزایای استفاده از این سیستم گفت: جالب بودن انرژی صوتی این است که یک انرژی تمیز است و مواد زایدی بر جای نمی‌گذارد. در حال حاضر یکی از جدی‌ترین مشکلاتی که در استفاده از منابع نوین انرژی از جمله انرژی هسته‌یی وجود دارد مساله زباله‌های برجای مانده از آن است برای همین است که مرکز آزمایش‌های اتمی ITER سعی دارد که از واکنش Fusion انرژی بگیرد که ماندگاری رادیواکتیویته آن بسیار کمتر از سیستم‌های رایج هسته‌یی است. با این حال چه در سیستم جدید و چه در راکتورهای موجود همچنان با تکنیک‌هایی بسیار پیچیده و خطرناک سروکار داریم.

این دانشجوی ایرانی موسسه فن‌آوری کالیفرنیا درباره بازتاب ارائه این طرح و برخورد دانشمندان با این ایده بنیادی در تولید انرژی گفت: پس از ثبت اختراع با هزینه دولت فرانسه به نمایشگاه اختراعات سوییس که بزرگترین و مهم‌ترین نمایشگاه مخترعین دنیاست دعوت شدم. در این نمایشگاه بیش از هزار مخترع از تمام کشورهای معتبر دنیا حضور داشتند که من با بیست سال سن جوان‌ترین شرکت‌کننده نمایشگاه بودم. این طرح بسیار مورد توجه بازدید کنندگان و رسانه‌های گروهی بین‌المللی قرار گرفت به طوری که وقتی صدر اعظم سوئیس به همراه وزیر نیروی آن کشور و شهردار ژنو برای بازدید نمایشگاه آمدند و شنیدند که جوان‌ترین مخترع در نمایشگاه چنین عقیده نوینی ارائه کرده به ملاقات من آمدند و بخش اعظم دیدار آنها به صحبت درباره این طرح گذشت که گزارش آن در شبکه‌های رادیو تلویزیونی و مطبوعات نیز پخش شد. با وجودی که من به عنوان یک فرانسوی به نمایشگاه دعوت شده بودم خودم را به تمامی شخصیت‌ها و رسانه‌ها یک ایرانی معرفی کردم.

وی خاطرنشان کرد: پس از این که من برای اولین بار این ایده را که می‌توان از صوت به عنوان منبع انرژی توجه کرد نشان دادم و مطبوعات آن را منتشر کردند، کشورهای پیشرفته به این مساله پی برده و این ایده را دنبال کردند و تحقیقات زیادی را در این زمینه آغاز کردند و در این ارتباط تماس‌های زیادی با گروه‌های تحقیقاتی در کشورهای مختلف دارم.

تقوی اضافه کرد: هر اختراع به مرور زمان تکمیل می‌شود و نباید انتظار داشت که اولین اختراع تکمیل باشد. یک مثال اختراع چرخ است که به نظر من مهمترین اختراع انسان است. این اختراع را بشر اولیه هزاران سال پیش و قبل از ایجاد هرگونه تمدن انجام داد ولی هنوز چرخ‌های مختلف و کاملتری ارائه می‌شود.

وی در ادامه گفت‌و‌گو با ایسنا یکی دیگر از مزایای سیستم تبدیل صوت به انرژی برق را قابلیت ذخیره‌سازی انرژی در آن عنوان و خاطرنشان کرد: در این سیستم تبدیل صوت به انرژی برق به کمک transducteur صورت می‌گیرد و آن را به کمک یک Circuit electric در یک باتری که می‌تواند یک خازن باشد ذخیره می‌شود.

transducteur دستگاهی است که انرژی صوت(اکوستیک) راکه امواجی مکانیکی است به انرژی برق تبدیل می‌کند.

تقوی تصریح کرد: میکروفن‌ها به یک نوع از این دستگاه میکروفن است که البته با سیستم ما بسیار تفاوت دارد.

هدف میکروفن این است که تمیزترین علامت(سیگنال) ممکن را بدهد نه بیشترین انرژی را ، برای همین هم هست که ساخت بعضی از این میکروفن‌ها سخت و گران است و بعضی میکروفن‌ها از منابع برقی دیگر کمک می‌گیرند. در کاربردی که من پیشنهاد کردم هدف این است که بالاترین انرژی برقی را از این سیستم بگیریم و کاری به کیفیت سیگنالی که میکروفن می‌دهد نداریم.

وی در ادامه درباره منابع احتمالی انرژی صوتی که می‌توان برای تولید انرژی فراوان گفت: من چند سال پیش این فرضیه را مطرح کردم که اگر انسان به نظریه «بیگ بنگ» و سیاه‌چاله‌ اعتقاد دارد پس باید منبع‌های صوتی که نتیجه آنها است در فضا وجود داشته باشد.

بعد از آن خیلی کشورهای پیشرفته به این فکر افتادند که شاید در فضا صدا وجود داشته باشد و خیلی جالب است که چند وقت پیش یک گروه در ناسا به آن پی برد.

این دانشجوی مبتکر ایرانی در پایان درباره سایر اختراعات و ابداعات خود به ایسنا گفت: من بعد از اتمام تحصیلات مهندسی در فرانسه به Caltech (مؤسسه فناوری کالیفرنیا) آمدم و تحصیلات و تحقیقات خود را در زمینه اپتیک ادامه دادم. تحقیقات من بر لیزرهای نیمه هادی قابل تنظیم جهت استفاده در ارتباطات و سنجش از دور متمرکز شده و در این راستا با استفاده از یک رزوناتور ( ارتعاش دهنده) جدید که پیش از این اختراع کرده بودم موفق به ابداع ده‌ها نوع جدید از این لیزرها شدم که تمامی آنها به عنوان اختراع توسط دانشگاه Caltech به ثبت رسیده‌اند.

به علاوه این اختراعات، طرح‌ها و اختراعات دیگری را نیز در زمینه سنجش از دور و ارتباطات ماهواره‌یی دنبال می‌کنم.

گفت‌و‌گوی ایسنا با مهندس تقوی، دانشجوی دانشگاه Caltech و مبدع طرح تولید انرژی برق از صوت

 

ساخت نخستین سوییچ الکترونیک نانو کربنی

 

یک گروه از فیزیک دانان دانشگاه کالیفرنیا واقع در سن دیه گو موفق به تهیه اولین سوییچ الکترونیک شده‌اند که تمام آن از لوله‌های نانو از جنس کربن ساخته شده است.

به نوشته نشریه علمی "نیچر" ویژه خواص مواد، "پرابهاکر بندورا" و همکارانش دریافتند جریانی که در دو مسیر یک سیم سه شاخه به شکل وای (?(Y? جریان می‌یابد با استفاده از ولتاژی که در شاخه سوم برقرار می‌شود قابل کنترل است و می‌توان آن را خاموش و روشن کرد.

هرچند محققان هنوز بطور دقیق از نحوه انجام فرایند خاموش و روشن شدن و انتقال و عدم انتقال جریان آگاه نیستند، اما معتقدند می‌توان از این گونه سیمهای سه شاخه نانو کربنی به صورت مدارهای الکترونیک موسوم به "دروازه‌های منفی‌کننده " (? (NOT gates?استفاده به عمل آورد.

این گونه دروازه‌ها جریان ورودی را معکوس می‌کنند.

به اعتقاد این پژوهشگران امکان ساخت بقیه اجزای مداری و دروازه‌های منطقی دیگر نیز با این روش وجود دارد.

 

نانو الکترونیک

 

در سال 1956 گوردون مور بنیان‌گذار اینتل تحلیلی ارایه کرد که بر طبق آن هر 18 ماه تعداد ترانزیستورهای بکار رفته در ریزپردازهای اینتل دو برابر می شود که نصف شدن ابعاد گیت ترانزیستورها با شرط ثابت بودن اندازه تراشه سیلیکونی در آن می‌تواند نتیجه این قوانین باشد.

این قاعده به قانون مور موسوم شد. این نصف شدن در واقع پیام‌آور ابعاد اقتصادی بود یعنی هر چه گیت کوچکتر می‌شد ترانزیستور می‌توانست سریعتر سوئیچ کند و درنتیجه انرژی کمتری مصرف می‌شد و تعداد بیشتری ترانزیستور در یک تراشه سیلیکون جای می‌گرفت. افزایش تعداد ترانزیستورها و بازدهی آنها، هزینه را کاهش می‌دهد بنابراین مقرون به صرفه‌تر این بود که هر ترانزیستور تا حد امکان کوچکتر شود، این کوچک‌سازی بالاخره در نقطه‌ای متوقف می‌شد بنابراین برای ادامه رشد صنعت الکترونیک باید به فکر فناوریهای جایگزین بود، فناوری که مشکلات گذشته را حل کرده و توجیه اقتصادی داشته باشد و اینبار نانو تکنولوژی بود که توانست به کمک الکترونیک بیاید و فناوری الکترونیک مولکولی یا همان نانو‌الکترونیک بنا نهاده شد.

نانو تکنولوژی یک رشته وابسته به ابزار است ابزارهایی که به مرور در حال بهتر شدن است نانو تکنولوژی و شاخه‌های کاربردی آن مانند نانوالکترونیک درواقع تولید کارآمد دستگاهها و سیستم‌ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانو است و بهره‌برداری از خواص و پدیده‌های نوظهوری است که در این مقیاس توسعه یافته است.

صنعت الکترونیک امروزی مبتنی بر سیلیکون است سن این صنعت به حدود 50 سال می‌رسد و اکنون به مرحله‌ای رسیده است که از لحاظ تکنولوژیکی، صنعتی و تجاری به بلوغ رسیده است. در مقابل این فناوری، الکترونیک مولکولی قرار ارد که در مراحل کاملاً ابتدایی است و قرار است این فناوری به عنوان آینده و نسل بعدی صنعت الکترونیک سیلیکونی مطرح شود. الکترونیک مولکولی دانشی است که مبتنی بر فناوری نانو بوده و کاربردهای وسیعی در صنعت الکترونیک دارد. با توجه به کاربردهای وسیع الکترونیک در محصولات تجاری بازار می‌توان با سرمایه‌گذاری و تامل بیشتر در فناوری نانو الکترونیک در آینده‌ای نه چندان دور شاهد سود‌دهی کلان محصولاتی بود که جایگزین فناوری الکترونیک سیلیکونی شده‌اند. میل، اشتیاق و علاقه مصرف‌کنندگان و نیاز بازار به محصولات جدید با قابلیتهای بالا سازندگان و صنعتگران را بر آن می‌دارد که با سرمایه‌گذاری در این فناوری شاهد رشد و شکوفایی اقتصادی هر چه بیشتر باشند، ولیکن با توجه به اهمیت نانوتکنولوژی و نیز نانو الکترونیک که به عنوان یک شاخه کاربردی از نانو تکنولوژی مطرح است لزوم سرمایه‌گذاری کلان در درازمدت و ریسک‌پذیری و تشکیل مراکز R&D توسط دولتمردان پیش از پیش احساس می‌شود.

برای پیشبرد فناوری نانو الکترونیک و نتیجه رساندن آن سه مرحله راهبردی پیشنهاد می‌شود که با پیاده‌سازی این سه‌مرحله می‌توان نانو الکترونیک را جایگزین فناوری الکترونیک سیلیکونی کرد ونسل جدیدی از محصولات الکترونیکی را وارد بازار ساخت.

مرحله اول:

مولکولی در نظر گرفته می‌شود باید کاربردهایی ساده ارزان و غیر پیچیده‌ای باشند تا اطمینان نسبی به الکترونیک مولکولی ایجاد شده و سرمایه‌گذاری‌ها به سمت آن هدایت شود و از طرفی کارایی این فناوری ثابت شود. به بیان ساده وشفاف و مقایسه نسل جدید محصولات که بر پایه این فناوری جایگزین شده‌اند، توجیه کاربرد این محصولات و ایجاد اطمینان در مصرف‌کنندگان می‌تواند به عنوان بهترین حامی اقتصادی در این مرحله باشد.

مرحله دوم:

تولیدات اولیه الکترونیک مولکولی (نانو الکترونیک) باید مکملی برای فناوری سیلیکون باشند اینگونه نباشد که انقلابی رااز همان آغاز و ابتدا شروع کرده و این ادوات و فناوریهای جدید تافته جدا بافته باشد و هیچ ربطی به فناوری سیلیکونی نداشته باشد زیرا فناوری سیلیکونی یک صنعت جا افتاده است. پس اگر نانوالکترونیک را بتوان مکملی برای فناوری سیلیکونی بکار برد شاهد پیشرفت قابل ملاحظه‌ای در این فناوری نوپا بوده و جایگزین مناسبی برای نسل آینده محصولات الکترونیکی در نظر گرفته شده است.

مرحله سوم:

مرحله سوم مبحث کاملاً جدیدی است که اصلاً در دسترس فناوری سیلیکون نبوده و نانوالکترونیک می‌تواند بعد از طی مراحل اول و دوم به آن بپردازد، یک مثال ساده وروشن این موضوع، نمایشگرها هستند، نمایشگرهای متداول کاملاً سخت و غیرقابل انعطاف هستند ولی با استفاده از الکترونیک مولکولی ومولکول‌هایی که در صفحه نمایش استفاده داشته باشد بنابر این کابرد‌هایی وجود دارد که از دسترس فناوری سیلیکون، آن هم بخاطر جامد و کریستالی بودن ذاتی‌اش دور بوده و برای الکترونیک مولکولی قابل دستیابی است. وقتی که نانو الکترونیک جا افتاد و وارد بازار محصولات الکترونیک شد آنگاه می‌توان نسل جدیدی از محصولات را به دست آورد که شامل پردازندهایی 1000 مرتبه سریعتر از نوع امروزی باشند. اگر این مرحله با موفقیت طی شود حدوداً یک دهه طول خواهد کشید تا نسل جدید محصولات الکترونیکی مبتنی بر الکترونیک مولکولی یا الکترونیک در ابعاد نانومتر (نانو الکترونیک) ظهور یابد.

 

بررسی امکانات موجود:

برای ساخت ابزارهای مولکولی باید دید از چه چیزهایی می‌توان استفاده کرد،‌وسایلی که در اختیار است و تاکنون مدنظر بوده است به شرح ذیل هستند:

نانو لوله‌ها

حلقه‌های بنزنی

پلیمرها

DNA

 

نانو لوله‌ها:

اگر یک صفحه تخت گرافیکی مدنظر باشد و به شکلی بتوان آن را به صورت نواری در نظر گرفت و لوله کرد یک نانو لوله مفروض به دست می‌آید که ساختار آن همان ساختار گرافیت بوده و یک هگزاگونال است. این ماده در سال 1991 در ژاپن کشف شده و به علت خصوصیات جالب آن مورد توجه قرار گرفت. یک خاصیت جالب این مواد آن است که بر حسب اینکه در چه جهتی خم شود دارای خاصیت نیمه‌هادی و یا فلزی می‌شود. قطر یک نانو لوله کمتر از 2 نانومتر است و از این نانو لوله می‌توان به عنوان یک سیم کوانتومی یا یک سیم غیرفعال استفاده کرد به عنوان مثال این لوله می‌تواند به عنوان یک سیم انتقال هنگام اعمال اختلاف پتانسیل از یک الکترود به الکترود دیگر عمل کند که این موضوع مثالی از اتصالات غیرفعال می‌تواند باشد.

نانو لوله دارای خاصیت فلزی است این خاصیت رسانش نه فقط در طول بلکه در عرض نانو لوله نیز وجود دارد برای حالت سیمهای مولکولی غیرفعال، بهتر است که نانو لوله دارای خاصیت رسانش باشد، اگر باشد، نانو لوله دارای گاف انرژی خواهد بود که شبیه نیمه هادی خواهد شد. اگر نانو لوله کربنی روی سطحی قرار داده شود و نوک STM (مولکول نانو لوله‌های کربنی) رابه سطح آن نزدیک شود، چنانچه ولتاژی را بین بستری که نانو لوله روی آن قرار دارد و نوک STM اعمال شود جریانی عبور خواهد کرد، بر حسب مقدار جریانی که عبور می‌کند، می‌توان تشخیص داد که گاف انرژی چقدر است.

 

حلقه بنزنی:

حلقه‌های بنزنی به خاطر چگالی حالت بالا که بر روی حلقه‌های خود دارند جانشینی برای سیمهای کوانتومی در نظر گرفته می‌شود.

 

پلیمرها:

از نمونه‌هایی که به عنوالن سیمهای مولکولی فعال یا غیرفعال می‌توان نام برد پلی‌تیوفن (PT) یا پلی‌انیلین است که داخل یک سیکلود کسترین1 (CD) قرار گرفته باشد این دو ماده در اصل پلیمرهایی هستند که به عنوان قسمتهای هادی سیم بکار می‌روند این پلیمرها شبیه حلقه‌ بنزنی است که به همدیگر چسبیده‌اند و دو سر آن به دو الکترود طلا وصل شده است. اتصالات سیمهای مولکلولی به الکترودهایش توسط اتم‌های گوگرد برقرار می‌شود سطحی که این پلیمر بر روی آن قرار می‌گیرد ممکن است قسمتی از جریان را بکشد یعنی اینکه یک جریان اتلافی داشته باشد برای اینکه مانع از این جریان اتلافی شد باید این سیم را داخل یک حفاظ مولکولی قرار داد این حفاظ نیز شبیه نانو لوله کربنی است اما دارای قطر بسیار بزرگتر و ساختار پیچیده‌تری است لذا این لوله مولکولی مانع عبور جریان اتلافی از دیواره‌های سیم و انتقال آن به سطح تماس می‌شود.

 

DND:

DNA نمونه‌ای از سیم‌های فعال است. ساختمان DNA کاملاً شناخته شده است و به طور خودکار این ساختمان ایجاد می‌شود، برای تولید آن مانند پلیمرها مشکلی وجود ندارد فقط باید خواص آن مورد بررسی قرار گیرد تا متوجه چگونگی تغییرات آن شد برای این منظور به ذکر مثالی پرداخته می‌شود:

به منظور استفاده از DNA برای محاسبه جریان بر حسب ولتاژ، یک فاصله 8 نانومتری بین دو الکترود پلاتین مفروض می‌شود، پس با اعمال یک ولتاژ می‌توان جریان را محاسبه کرد.

نکته‌ای که از شکل بالا برداشت می‌شود این است که نمودار جریان بر حسب ولتاژ نموداری نامتقارن است، یعنی اینکه جریان برای ولتاژی مثلاً بین 1- و 2 ولت اجازه عبور ندارد در حالی که برای 2- و 1- جریان می‌تواند عبور کند و این یعنی اینکه DNA می‌تواند عمل یکسوسازی را انجام دهد. در مورد هدایت از داخل DNA سه نظریه مد نظر است، یکی اینکه DNA یک نیمه هادی با گاف خیلی بزرگ است. دیگر اینکه DNA یک نیمه هادی با گاف کوچک ونیز اینکه DNA دارای خاصیت فلزی است.

موضوع در اصل این است که DNA ماده بسیار پیچیده‌ای است که شرایط محیطی به شکل بسیار زیادی می‌تواند بر روی خواص آن تاثیر بگذارد یکی از این شرایط محیطی موثر حضور آب است، DNA‌یی که در محیط خشک باشد با DNAیی که در محیط مرطوب باشد بسیار متفاوت است. لذا با توجه به شرایط محلی حاکم بر DNA نمی‌توان یک نتیجه قطعی در مورد اینکه DNA فلز است یا نیمه فلز بیان کرد اما آنچه که مسلم است این است که DNA یک نیمه هادی با گاف بزرگ است.

در حالت عادی یونهایی وجود دارد که با دستکاری آنها می‌توان خواص هدایتی DNA را تغییر داد یعنی می‌توان امید داشت که با افزودن یونهایی بتوان حتی آن را به فلز تبدیل کرد یک نکته جالب دیگر این است که می‌توان از DNA به عنوان قالب استفاده کرد و در مکانهای مشخصی روی DNA یکسری فلزات را قرار داد تا یک سیم فلزی دور DNA ایجاد شود. در این حالت DNA به عنوان قالبی برای پایدار نگه داشتن سیم مورد نظر استفاده قرار گیرد. بررسی پایداری DNA با توجه به شرایط محلی حاکم بر سیستم نیز امکان‌پذیر است. هدایت DNA در دو مسیر مشخص صورت می‌گیرد. وقتی DNA را به عنوان هدایت‌کننده جریان در نظر گرفته شده یک بار می‌تواند در جهت موازی محورش جریان را عبور دهد و یک بار نیز می‌تواند عمود بر محورش جریان را عبور دهد، حال برای هدایت در جهت عمود بر محور می‌توان اینگونه فرض کرد که وقتی نوک STM (مولکول نانو لوله‌های کربنی) در بالای DNA قرار می‌گیرد جریان به شکل عمود از جفت‌های بازی که وجود دارد وارد نوک STM می‌شود این کار می‌تواند هم به عنوان آزمایشی برای دیدن تصویر DNA و هم برای اندازه‌گیری عبور جریان جفت‌های بازی به کار رود ومی‌توان بدین شکل رسانش AT و CG (جفت‌های بازهایی که در مارپیچ DNA وجود دارند) را محاسبه کرد.

DNA می‌تواند یک ابزار در تولید محصولات نانو‌الکترونیک کاربرد‌های فراوانی داشته باشد، با توجه به اینکه DNA به طور طبیعی در طبیعت و سلولهای موجودات زنده وجود دارد می‌توان از آن در تولید دیگر محصولات نانوتکنولوژی همانند نانوموتورها سود جست. کنترل و پایداری DNA نیز با توجه به خواص ذاتی و محلی آن امکان‌پذیر بوده و جای تامل و بحث دارد.

 

نتیجه‌گیری:

1ـ آنچه که مسلم است، الکترونیک مولکولی دارای آینده‌ای درخشان است و با آهنگ بسیار سریعی در حال رشد و تکامل است. از این رو توجه خاصی را می‌طلبد.

2ـ نتایج عملی رشد و توسعه شاخه‌های نانوتکنولوژی مانند نانوالکترونیک سبب ساخت تجهیزاتی خواهد شد که در مقایسه با گذشته اختلاف فاحش داشته و نسل کاملاً جدیدی با قابلیت‌های منحصر به فرد خواهد بود.

3- نانو لوله‌ها و DNA به عنوان دو ابزار کارآمد در تولید محصولات نانوالکترونیک از اهمیت خاصی برخوردارند، ولیکن در این میان DNA به دلیل داشتن خواص محلی و وجود آن در بدن موجودات زنده از اهمیت بیشتری برخوردار است.

4- با توجه به دو شاخص تعداد مقالات علمی و اختراعات ثبت‌شده، در نانو تکنولوژی می‌توان نتیجه گرفت که این شاخصها می‌توانند اطلاعاتی مفید در مورد تکامل این فناوری را نشان دهند و برای طرح برنامه‌ها و استراتژیها مناسب باشند.

5- نانوتکنولوژی و شاخه‌های کاربردی آن در علوم مختلف مانند نانوالکترونیک به عنوان پدیده‌هایی نوظهور هنوز قبل از تجاری سازی محصولاتشان، احتیاج به پیشرفت در هر دو زمینه علمی و تکنولوژیکی را دارد. با توجه به اینکه هم‌اکنون برخی از محصولات این فناوری در بازار وجود دارد پیش‌بینی اینکه کدامیک از محصولات آینده بهتری دارند (از نظر رقابتی) نیاز به بررسی بیشتر شاخصهای این فناروی در بخشهای صنعت و زیرمجموعه‌های این فناوری دارد.

6- با توجه به اهمیت فناری نانو و کاربردهای روزافزون آن در دنیا باید تحقیقات دانشگاهی و دولتی تواماً صورت گیرد و به علت اینکه اهداف تحقیقاتی این فناوری پایه‌ای و درازمدت است بخش صنعت توان سرمایه‌گذاری بر روی تحقیقات درازمدت و مخاطره‌آمیز را نداشته، از این رو حمایت دولتمردان به عنوان پشتوانه‌ای مهم در این فناوری خواهد بود علاوه بر این ایجاد ساختارهای جدید در دانشگاهها و آزمایشگاههای ملی برای توسعه این فناوری لازم است نیازمندیها و انتظارات فناوری نانو و شاخه‌های کاربردی آن در علوم مختلف مانند نانوالکترونیک فراتر از تمامی چیزهایی است که مقررات سنتی دانشگاهی، آزمایشگاهی ملی و یا حتی تمام صنعت می‌تواند فراهم کند و به خاطر همین مشکلات است که یک حرکت و اندیشه ملی پایه‌ریزی و با حمایت دولتی در زمینه این فناوری حیاتی به نظر می‌رسد.

با توجه به پتانسیل‌های موجود ایران در زمینه مهندسی الکترونیک، لزوم یک مرکز R&D دولتی که به حمایت محصولات تولیدی الکترونیکی صنایع پرداخته و بتواند در آینده بازار تجاری محصولات نانو‌الکترونیک را به دست بگیرد به شدت حس می‌شود و اگر تدبیری اندیشیده نشود متاسفانه باید گفت که همانند گذشته باید مصرف‌کننده خوبی بوده و شاهد سودهای کلان تجاری دیگر کشورها و سرمایه‌گذاران بود.

علیرضا سلمانیان شفا

منبع: ماهنامه صنعت برق

 

ارتباط اینترنتی باند پهن از طریق جریان برق با یک تراشه

 

شرکت صنعتی الکتریکی ماتسوشیتا تراشه جدیدی ساخته است که با کمک آن می‌توان از طریق پریز معمولی برق ارتباط اینترنتی باند پهن برقرار کرد.

به گزارش ایرنا به نقل از پایگاه اینترنتی آسوشیتدپرس، با ساخت این تراشه دیگر نیازی به ارتباط به شبکه بی‌سیم و کابل ? Ethernet?نخواهد بود.

با آنکه دستگاههایی با این قابلیت پیشتر هم ساخته شده است، اما محصولاتی که این تراشه در آنها نصب شده است می‌توانند از طریق پریز برق به شبکه باند پهن اینترنت متصل شوند.

شرکت ماتسوشیتا به فناوری دست یافته است که از سیم کشی برق خانگی نه تنها برای ارسال الکتریسیته بلکه برای ارسال داده‌ها هم می‌توان استفاده کرد.

این فناوری در برخی نقاط مانند آمریکا ابداع شده است، اما سامانه ماتسوشیتا از این نظر که اطلاعات باند پهن را با سرعت ? ????مگابایت در ??? ثانیه ارسال می‌کند و از ? Ethernet?سریعتر است منحصر بفرد است.

مزیت این فناوری دسترسی آسان به پریز برق است. درحال حاضر پریز باند پهن همه جا در دسترس نیست حتی در خانه‌هایی که ارتباطات باند پهن دارند.

در خانه‌هایی که شرکت ماتسوشیتا برای آینده مدنظر دارد مردم می‌توانند در تمام اتاقهای خانه که پریز برق داشته باشد به تماشا و دریافت فیلمهایی با کیفیت عالی بپردازند.

تنها کاری که فرد باید انجام داد قرار دادن دوشاخه تلویزیون یا سایر دستگاهها در داخل پریز برق برای ارتباط فوری به باند پهن است که امکان ارسال سریعتر اطلاعات آن لاین در مقایسه با ارتباطات تلفنی را فراهم می‌آورد.

ماتسوشیتا امیدوار است درنهایت یخچالها، تلویزیونها و محصولاتی مجهز به این تراشه به بازار عرضه کند.

یخچال متصل به شبکه اینترنت به کاربر امکان می‌دهد از طریق لپ تاپ یا تلفن همراه از موجودی مواد غذایی در یخچال اطلاع یابد. همچنین فرد می‌تواند زمانی که بیرون از خانه بسر می‌برد از این تراشه برای خاموش یا روش کردن ماشین لباسشویی یا دستگاه تهویه هوا استفاده کند.

درحال حاضر حتی در خانه‌هایی که ارتباط فیبر نوری فراهم است در تمام اتاقها پریز باند پهن وجود ندارد.

با ساخت این تراشه با استفاده از هر پریز برقی می‌توان از اینترنت باندپهن بهره‌مند شد.

این فناوری قرار است در نمایشگاه فناوری الکترونیک (?" (CEATEC?سیتک" که ماه آینده در ژاپن گشایش می‌یابد عرضه شود.

پیش بینی می‌شود این فناوری در اروپا و آمریکا بیشتر از ژاپن پذیرفته شود. در ژاپن برای استفاده از خطوط انتقال برق مقررات سختگیرانه‌ای حاکم است.

 

روش جدید انتفال امواج الکترومغناطیسی با فرکانس تراهرتس

 

دانشمندان به روش جدیدی در انتقال امواج الکترومغناطیسی با فرکانس تراهرتس از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر دست یافتند.

به گزارش آژانس خبرنگاران تکنولوژی ایران –ایتکا پژوهشگران دانشگاه رایس ایالت هوستون آمریکا به کمک مفتول‌های فلزی توانسته اند امواج تراهرتس را به نوک باریک یک فلز منتقل سازند. هرچند دانشمندان پیشتر برای انتقال این امواج روی مدارهای الکترونیک از فناوری مایکروویو یا از فناوری‌های جدید ارتباطی همچون امواج یا الیاف استفاده می‌کردند، کشف جدید محققان چشم انداز وسیعی را دراین راه گسترده است .مزیت استفاده از روش جدید آن است که امواج تراهرتس با این مفتول‌های فلزی بدون تغییر شکل و فقط با پارازیت اندکی از نقطه‌ای به نقطه دیگر مدار الکترونیکی انتقال می‌یابند. از این فناوری می‌توان در تولید حسگرهای تراهرتس یا تسهیل در ردیابی و کشف مواد مخدر استفاده کرد. امواج تراهرتس در طیف واسط امواج الکترومغناطیسی مایکروویو پرتوهای مادون قرمز قرار دارد معادل ده به توان دوازده هرتس یا یک هزارم گیگاهرتس است. از آنجا که این امواج می‌توانند به درون لباس افراد نیز نفوذ کنند در بازرسی‌های امنیتی به ویژه در فرودگاه ها نیز کاربرد وسیعی دارند. با وجود این به علت آنکه این امواج را فقط با ابزارهای نسبتا پیچیده می‌توان تولید کرد استفاده از آنها تاکنون محدود به آزمایشگاه‌ها بوده است. منبع : ایتکا

 

کشف ماده تک اتمی جدید؛ چشم اندازی نو در صنعت الکترونیک

 

گروهی از دانشمندان انگلیسی به ماده جدیدی دست یافته اند که استفاده از آن تحولات عظیمی را در صنایع الکترونیک به وجود می آورد.

به گزارش آژانس خبرنگاران تکنولوژی ایران –ایتکا این ماده جدید دوبعدی که از گرافیت به دست می آید امکان ساخت ترانزیستورهای با سرعت بالا را فراهم می اورد. پژوهشگران دانشگاه منچستر انگلیس پس از سالها تحقیق توانسته اند این ماده جدید تک اتمی را کشف کنند.پروفسور اندره جیم از مرکز پژوهش های نانومتری دانشگاه منچستر می گوید: ما توانستیم گرافیت را بشکافیم و اتم خاصی را که تنها دارای دو بعد است از آن جدا سازیم. این اتم به ما امکان می دهد ترانزیستورهایی با سرعت بسیار بالا بسازیم . وی همچنین افزود: معمولا مواد دارای بعد طول و عرض و ارتفاع اند اما این ماده جدید ارتفاع ندارد و همین امکانات الکتریکی و مکانیکی و شیمیایی جدیدی را در اختیار ما قرار می دهد.کشف سیلیکون و کاربرد ان در صنعت الکترونیک به ساخت دستگاه های پیشرفته الکترونیکی کمک شایانی رسانده است اما کشف ماده جدید که تحمل سه هزار درجه حرارت را دارد شاید تحول جدیدی درساخت رایانه باشد. انتظار می رود ظرف پنج تا ده سال آینده محصولات الکترونیکی حاصل از این تحقیقات وارد بازار شود. منبع : ایتکا