استفاده از فیلم‌های پلیمری بسیار نازک برای ذخیره‌سازی اطلاعات

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، یافته‌های اخیر نشان می‌دهد که اعمال فشار با نوک میکروسکوپ نیروی اتمی می‌تواند ساختار الیاف پلی وینیلیدین فلوراید را تغییر دهد به طوری‌که ویژگی‌های جدیدی در این الیاف به وجود آید و برای استفاده در حوزه ذخیره‌سازی اطلاعات مناسب شود.

فشار مکانیکی دقیق اعمال شده می‌تواند خواص الکترونیکی یک ماده پلیمری پرکاربرد را بهبود بخشد. تیمی از محققان دانشگاه مارتین لوتر هال ویتنبرگ (MLU) مقاله‌ای در مجله Advanced Electronic Materials منتشر کردند که در این مقاله آن‌ها نشان دادند که چنین کاری مستلزم پردازش مکانیکی مواد با دقت چند نانومتر است. در مطالعه جدید خود، محققان نشان می‌دهند که چگونه می‌توان از این دستکاری در مقیاس نانومتری استفاده کرد و چگونه می‌توان از آن برای فناوری‌های ذخیره‌سازی جدید بهره‌برداری نمود. این تیم همچنین موفق به ترسیم نشان شهر هال به‌عنوان یک الگوی الکتریکی با قدرت تفکیک فضایی ۵۰ نانومتر شده است.

پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) یک پلیمر است که به طور گسترده در صنعت برای تولید غشا و فیلم‌های بسته‌بندی استفاده می‌شود. این ماده خواص متعددی دارد، زیرا کشش‌پذیر، زیست‌سازگار و برای تولید نسبتاً ارزان است.

پروفسور کاترین دور، فیزیکدان در دانشگاه مارتین لوتر هال ویتنبرگ می‌گوید: «PVDF همچنین یک ماده فروالکتریک است. این بدان معناست که دارای بار‌های مثبت و منفی است که از نظر مکانی از هم جدا می‌شوند، ویژگی که می‌تواند برای فناوری ذخیره‌سازی استفاده شود. با این حال، یک اشکال وجود دارد؛ PVDF یک ماده نیمه بلوری بوده که ساختار آن، بر خلاف بلورها، کاملاً منظم نیست. بی‌نظمی در مواد به قدری وجود دارد که برخی از خواصی که واقعاً دوست دارید از آن‌ها استفاده کنید در اثر بی‌نظمی از بین می‌رود.»

تیم او به طور تصادفی کشف کردند که می‌توان از میکروسکوپ نیروی اتمی برای ایجاد نظم الکتریکی خاصی در این ماده استفاده کرد. این روش معمولاً شامل اسکن یک نمونه با استفاده از نوکی با ابعاد چند نانومتر است.

دور می‌گوید: «این کار ما را قادر می‌سازد تا ساختار مواد را در سطح نانومتری تجزیه و تحلیل کنیم. همچنین می‌توان از میکروسکوپ‌های نیروی اتمی برای اعمال فشار به ماده با کمک نوک کوچک استفاده کرد.»

فیزیکدانان دانشگاه مارتین لوتر هال ویتنبرگ دریافتند که این ویژگی‌های الکتریکی PVDF را نیز تغییر می‌دهد. دور توضیح می‌دهد: «این فشار ماده را به‌طور الاستیک در نقطه‌ی مورد نظر فشرده می‌کند، بدون اینکه مولکول‌های تشکیل‌دهنده آن را جابجا کند.»

بنابراین، قطبش را می‌توان در سطح نانو کنترل و تغییر جهت داد. دامنه‌های الکتریکی ایجاد شده به این روش بسیار پایدار هستند و چهار سال پس از آزمایش اولیه هنوز دست نخورده باقی مانده است.

اثر کشف شده توسط محققان را می‌توان به قدری دقیق کنترل کرد که آن‌ها توانستند از بار‌های الکتریکی برای ترسیم نمونه‌ای در اندازه نانو از نشان شهر، احتمالاً کوچکترین نشان شهر در جهان، استفاده کنند. این فرآیند جدید می‌تواند به استفاده از موادی مانند PVDF در کاربرد‌های جدید الکتریکی و ذخیره‌سازی کمک کند.