Mikroskobik elektronik cihaz yapımında Nano Origami

Kağıt katlayarak turna ya da kelebek yapmak, bazı insanlar için yeterince zorken bir de bir insan saçında yüz kat daha ince bir cismi katladığınızı ve bunu kullanılmak üzere elektronik bir aletin içine yerleştirmeye çalıştığınızı düşünün.
Makine mühendisi Doç.George Barbastathis yönetiminde bir grup araştırmacı mühendislere nano ölçeğindeki cisimleri katlayark basit üç boyutlu nesneler haline getirebilme imkanı sağlayan yeni bir yöntem olan nano Origami’nin temel ilkelerini geliştiriyorlar. Katlanmış minik maddeler motor ve kondansatör olarak kullanılabildiği gibi, daha iyi bilgisayar hafıza depolama birimlerine daha hızlı mikroişlemecilere ve de yeni nanophotonic araçların kullanımına da imkan veriyor.

X-ray taşbaskısı ve nano baskısı gibi geleneksel mikro ve nano imal yöntemleri iki boyutlu cisimler için düzgün çalışır ve genelde mikroişlemcileri, elektronik mikro mekanizmalı aletleri inşa eder ancak üç boyutlu yapılar kuramaz.

Proje üstünde çalışan makine mühendisliği mezunu Tony Nichol “ Şu ana kadar yapılanların çoğu düzlemsel. Biz bu zamana kadar geliştirilmiş bütün iki boyutlu aletleri üç boyutlu yapmak için kullanmak istiyoruz “diyor.

MIT (Massachusetts Teknoloji Enstitüsü) ekibi , geleneksel taşbaskı aletlerini iki boyutlu cisimlerin örneğini çıkarmak için kullanıyor ve bunları katlayarak önceden belirlenmiş üç boyutlu şekiller haline getiriyor. Böylelikle yeni uygulamalara imkan sağlanmış olunuyır.

Ne kadar küçük, o kadar hızlı

Araştırmacılar çoktan nano ölçeğinde üç boyutlu kodansatörü gösterdiler bile. Bu kondansatör MIT profesörü Yang Shao-Horn’ un yardımıyla geliştirildi ve 2005 yılındadaki Elektronik Derneği toplantısında tanıtıldı. Proje üstünde çalışanlardan olan makine mühendisliği mezunu Nader Shaar “ Şu anki çalışma sadece tek katlamalı ancak katlama sayısı arttıkça enerjii depolama kapasitesi de artacak. Ayrıca fazla katlar daha hızlı bilgi akışına neden olacak tıpkı insan beynindeki katmanların beyin bölgeleri arasında daha hızlı iletişim sağladığı gibi.” diyor.

Cisimleri akordiyon gibi ileri geri katlayarak yüzleri ve kenarları tam olarak hizalandırmak araştırmacıların en büyük hedefi oldu.

Araştırmacılar nano cisimleri katlayabilmek için çeşitli yollar üzerinde çalışıyorlar. Bu yollardan biri katın olacağı yüzeye metali (genellikle krom) yerleştirmek. Bu işlem, cismin yukarı doğru kıvrılmasına neden oluyor fakat akordiyon şekilli katlara ya da düzgün açılara izin vermiyor. Bir diğer yöntem ise helyum iyon ışınlarını katlanılması istenen bölgeye yönlendirmek. Işınlar yüzeyden kaldırıldığında katlamayı sağlayan izler bırakırlar. Böylelikle yüksek enerjili ışınlar cismin altına giderek yukarı doğru katlanmasını, düşük enerjili ışınlarsa cismin üstünde toplanarak aşağı doğru katlanmasını sağlar. Cisme altın teller yerleştirmek ise bir diğer yöntem.Altın tellerden geçen akım harici çekim alanıyla birleşerek yüzeyi kaldıran Lorentz kuvvetini meydana getirirler. Bu yol, kendi kendine yönlendirilmiş birleşme şeklidir ve tasarımcının şablon sağlayarak cihazın kendi kendini birleştirir.

Katlanmış şekiller, silikon, silikon nitrit (bir çeşit seramik) ve SU-8 olarak bilinen soft polimer içeren birkaç çeşit materyal ile kaplanabilir.

Materyal katlandıktan sonra en önemli problem kenarların düzgün bir şekilde üst üste getirilmesidir. Araştırmacılar bunun üzerinden gelmek için birkaç yöntem geliştirmişlerdir. Bunlardan biri magnet kullanarak, diğeri yüzeyde belli bir noktaya polimerler ekleyerek elektrik akımıyla eritip iki yüzeyi düzgün bir şekilde tutturmak suretiyle.

Araştırmacılar hala katlanmış küpün yüzlerinin ve kenarlarının nano ölçeğindeki oranla birleşmesi için çalışıyorlar. Fakat makine mühendisi Yrd.Doç.Carol Livermore tarafından denetlenen Shaar ümit veren bir yol buldu. Buna göre birbiriyle uyumlu üç çift delik ve çıkıntı kenar ve yüzleri hizaya koyabiliyor.

Araştırmacılar katlanabilir nano cihazlarını üzerindeki geliştirme aşamasının çok derinliklerindeler fakat bu teknolojinin ilerde nasıl kullanılabileceği hakkında düşünmeye başladılar bile. Nichol, “Öz çekirdeğin bilenşelerini hallettik, şimdiyse yeni uygulamalar hesaplamakla meşgulüz.” diyor.

Kaynak: Massachusetts Institute of Technology (2009, February 27). Nano-origami Used To Build Tiny Electronic Devices. ScienceDaily. Retrieved March 3, 2009, from http://www.sciencedaily.com­ /releases/2009/02/090227112309.htm

http://origamisan.org