نانولوله‌های کربنی از فضاپیماها در برابر تشعشعات کیهانی محافظت می‌کنند

پژوهشگران اعلام کردند به‌کارگیری نانوله‌های کربنی می‌تواند از فضاپیماها در برابر تشعشعات کیهانی محافظت کند و محدودیت اکتشافات فضایی را از بین ببرد. محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) آمریکا در بررسی خود نشان داده‌اند می‌توان ترانزیستورها و مدارهای مجهز به نانولوله‌های کربنی را طوری پیکربندی کرد که ویژگی‌های الکتریکی و حافظه خود را پس از بمباران تشعشعات حفظ کنند.

طول عمر و مسافت ماموریت‌های فضایی عمیق درحال‌حاضر به بهره‌وری انرژی و استحکام فناوری محدود شده است که آن‌ها را هدایت می‌کند. به‌عنوان نمونه تشعشعات شدید فضایی می‌توانند به تجهیزات الکترونیکی آسیب برسانند و به بروز اختلال در داده‌ها منجر شوند یا حتی رایانه‌ها را به‌طور کامل خراب کنند. بنابراین یکی از راه‌حل‌های احتمالی، گنجاندن نانولوله‌های کربنی در قطعات الکترونیکی پرکاربرد مانند ترانزیستورهای اثر میدان (FET سرواژه Field-Effect Transistor) است. انتظار می‌رود این لوله‌ها که ضخامت یک اتم را دارند، ترانزیستورها را در مقایسه با نسخه‌های مبتنی‌بر سیلیکون کارآمدتر کنند.

در حقیقت اندازه فوق‌العاده کوچک نانولوله‌ها می‌تواند به‌کاهش اثر تشعشعات هنگام برخورد به تراشه‌های حافظه حاوی این مواد کمک کند. بااین‌وجود تحمل تابش برای ترانزیستورهای اثر میدان به‌طور گسترده مورد بررسی قرار نگرفته است. در نتیجه پژوهشگران تلاش کردند تا بفهمند آیا می‌توان این نوع ترانزیستور اثر میدان را برای مقاومت در برابر تشعشعات بالا مهندسی کرد و تراشه‌های حافظه را بر اساس این ترانزیستورها ساخت یا خیر.

نانولوله‌

محققان برای این کار نانولوله‌های کربنی را به‌عنوان لایه نیمه رسانا روی یک ویفر سیلیکونی در ترانزیستورهای اثر میدان قرار دادند. سپس پیکربندی‌های متفاوت ترانزیستور را با سطوح گوناگون محافظ تشکیل‌شده از لایه‌های نازک اکسید هافنیم (Hafnium oxide)، تیتانیوم و پلاتین در اطراف لایه نیمه‌رسانا آزمایش کردند.

دانشمندان دریافتند قرار دادن محافظ‌ها، هم روی نانولوله‌های کربنی و هم زیر آن‌ها، از ویژگی‌های الکتریکی ترانزیستور در برابر تشعشعات ورودی تا ۱۰ میلی‌رادیان محافظت می‌کند. این سطح بسیار بالاتر از سطح تشعشعاتی است که بسیاری از تجهیزات الکترونیکی مقاوم به تشعشع و مبتنی‌بر سیلیکون می‌توانند تحمل کنند. هنگامی‌که یک محافظ فقط زیر نانولوله‌های کربنی قرار گرفت، از آن‌ها تا دو میلی‌رادیان محافظت کرد و این مشابه همان سطحی بوده که برای تجهیزات الکترونیکی تجاری مقاوم به تشعشع و مبتنی‌بر سیلیکون قابل تحمل است.

محققان نهایتا برای دستیابی به تعادل میان سادگی ساخت و مقاومت در برابر تابش، تراشه‌های حافظه دسترسی تصادفی ایستا (SRAM) را با نسخه محافظ ترانزیستورهای اثر میدان ساختند. با آزمایش‌هایی که روی ترانزیستورها انجام گرفت، معلوم شد آستانه تشعشع این تراشه‌های حافظه مشابه تراشه‌های مبتنی‌بر سیلیکون حافظه دسترسی تصادفی ایستا است.

به‌گفته پژوهشگران نتایج این بررسی نشان می‌دهد ترانزیستورهای اثر میدان نانولوله‌های کربنی، به‌ویژه ترانزیستورهای مجهز به دو محافظ، می‌توانند گزینه‌های مناسب‌تری برای نسل بعدی تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده در اکتشافات فضایی باشند.

منبع isna
نوشته‌های که ممکن است علاقه‌مند باشید :
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.