• توجه: در صورتی که از کاربران قدیمی ایران انجمن هستید و امکان ورود به سایت را ندارید، میتوانید با آیدی altin_admin@ در تلگرام تماس حاصل نمایید.

درباره نانوفوتونیک چه میدانیم؟

P

parisa

متخصص بخش
به علوم و فناوری‌های مربوط یا به کار گیرنده نور و فوتون (ذره بنیادی نور) که به برهم‌کنش‌های بین نور و ماه می‌پردازند فوتونیک گفته می‌شود . بازار جهانی تجهیزات نانوفوتونیک از 421 میلیون دلار در سال 2004 به 3/9 میلیارد دلار 2009 خواهد رسید. کاربردهای کوتاه مدت نانوفوتونیک به چهار دسته اصلی نمایشگرها، دیودهای نورافشان، سلول‌های خورشیدی (دریافت کننده‌های انرژی خورشیدی) و حسگرهای زیست شیمیایی تقسیم خواهد شد.
نانوفوتونیک چیست ، چه می‌کند و چه خواهد بود؟
با نگاهی گذرا به زیرساخت
برای روشن‌شدن مفهوم و گستره نانوفوتونیک بالاجبار باید تبیینی مختصر از دو حوزه تشکیل‌دهنده آن یعنی فوتونیک و فناوری‌نانو ارائه دهیم. ابتدا توضیح مختصری راجع به فوتونیک خواهیم داد.
اصولاً به علوم و فناوری‌های مربوط و به کار گیرنده نور و فوتون (ذره بنیادی نور) که به برهم‌کنش‌های بین نور و ماه می‌پردازند فوتونیک گفته می‌شود که لیزر، اپتیک،‌تصویری‌سازی نوری و الکترونیک نوری از حوزه‌های اصلی آن هستند.
اما فناوری‌نانو چیست و تأثیرات آن بر فوتونیک چیست؟
دربارة تعاریف فناوری‌نانو، منابع و ادبیات آن چنان مفصلی وجود دارد که به سختی بتوان تعریف واحد و پذیرفته شده‌ای از آن ارائه کرد.
1566.JPG
​
شکل 1- ماهیت میان رشته‌ای ​
مثالی که برای نشان دادن این تعدد تعاریف استفاده می‌شود این است که اگر از پنج صاحب‌نظر در حوزه نانو نظرخواهی شود، احتمالاً آنان پنج تعریف متفاوت از فناوری‌نانو ارائه خواهند کرد.
یکی از آنها به مواد و کاربردها، یکی به تجهیزاتی که دستکاری و تجسم اشیا و فرآیندها در سطح مولکولی را ممکن می‌سازند و دیگری به تمایز بین نانومواد و نانوفرآیندهای ساخت بشر و آنهایی که به طور طبیعی به وجود می‌آیند، اشاره خواهد کرد.
یک مورد هم احتمالاً بیشتر به این نکته که فناوری‌نانو چه چیزی نیست اشاره خواهد کرد تا این که چه چیزی هست. به طور مثال یک فناور به این نکته اشاره می‌کند که فناوری‌نانو را نباید به هر آن چه در سطح مولکولی اتفاق می‌افتد اطلاق کرد در غیر این صورت باید به فعالیت یک متصدی بار در آمریکا که برای تولید نوعی نوشیدنی، مولکول‌های مخمر جو سیاه را با مولکول‌های نوشیدنی شیرین افسنطین ترکیب می‌کند، فناوری‌نانو اطلاق کنیم.
حال به سراغ تعریفی می‌رویم که کاربرد بیشتری دارد (احتمالاً نفر پنجم!) و به ما برای رسیدن اهداف‌مان در این مقاله بیشتر کمک خواهد کرد:
به گفته بروس ویزمن، استاد دانشگاه رایس که اولین مرکز تحقیقاتی دانشگاه فناوری‌نانو در آمریکا را در سال 1993 تأسیس کرده است یک هم‌گرائی در جامعة علمی برای رسیدن به یک تعریف استاندارد شده وجود دارد که می‌توان آن را این گونه بیان کرد: دستکاری ماده در سطح مولکولی و اتمی برای به وجود آوردن ساختارهای مهندسی شده برای کاربردهای معین.
تأثیرات فناروی نانو بر فناوری فوتونیک چقدر خواهد بود؟
به طور بالقوه بسیار زیاد. بنابر گزارش منتشر شده در ژانویه 2005 به وسیله Business Communications (Norwalk)، بازار جهانی تجهیزات نانوفوتونیک از 421 میلیون دلار در سال 2004 به 3/9 میلیارد دلار در سال 2009 خواهد رسید که کاربردهایی کلیدی، بین دیودهای نورافشان و نور میدان- نزدیک متغیر خواهد بود.
حوزه‌های کاربردی نانوفوتونیک
یکی از گزارش‌هایی که امسال توسط شرکت Strategies با مسئولیت نامحدود در mountainview کانادا منتشر شده است، اشاره می‌کند که کاربردهای کوتاه مدت نانوفوتونیک به چهار دسته اصلی نمایشگرها، دیودها، نورافشان، سلول‌های خورشیدی (دریافت کننده‌های انرژی خورشیدی) و حسگرهای زیست شیمیایی تقسیم خواهد شد و بازار نهایی آن از مسائل مربوط به امنیت و پزشکی تا هوش کنترل شده و فناوری اطلاعات و ارتباطات گسترده خواهد بود.
در حوزه فناوری‌های تواناساز سه فناوری که رشد بیشتری نسبت به دیگر فناوری‌های نانوفوتونیک داشته‌اند نقاط کوانتومی، نانولوله‌های کربنی و بلور‌های فوتونیکی بوده‌اند.
نقاط کوانتومی در حجم وسیعی برای کاربردهایی چون زیست پزشکی تولید می‌شوند. همین طور نانولوله‌های کربنی کاربردهای جدیدی در خودرو، پزشکی، نمایشگرها و محاسبات می‌یابند. بلور‌های فوتونیکی نیز به جهان نانو هجوم آورده‌اند. به طور مثال در IBM محققان از بلور‌های فوتونیک برای ساخت مدارهای نانوفوتونیک استفاده می‌کنند ‌(که هم‌اکنون 200 تا 300 نانومتر هستند) که هدف نهایی آنها به وجود آوردن ‌نانوفوتونیک با قابلیت تطبیق‌پذیری با نیمه‌رساناهای اکسید فلزی یا همان CMOSها برای دستیابی به تولید انبوه مدار مجتمع‌های فوتونیکی و به طور تدریجی مدارهای نانوئی 100 نانومتری و کوچکتر است.
شناسایی زیرساخت‌های حیاتی برای توسعه نانوفوتونیک :
سؤالی که پیش آمد این است که در صورتی که کشور ما بخواهد به توسعه نانوفوتونیک پرداخته و از کاربردهای آن بهره‌مند گردد، کدام فناوری‌ها نقش حیاتی‌تری را در این راه ایفا خواهند کرد و در صورت عدم وجود آنها تلاش برای دسترسی به آنها در اولویت قرار خواهد گرفت که البته پاسخ به چنین سؤالی نیاز به تحقیقات عمیق و طولانی مدت دارد که از حوصلة این مقاله خارج است ولی برای به دست آوردن یک پاسخ ابتدایی و نسبتاً منطقی می‌توان از یک مدل ساده استفاده کرد.
ابتدا باید کاربردهای اصلی نانوفوتونیک و فناوری‌های مربوط به هر کدام را شناسایی نمود و بررسی کرد کدام فناوری‌ها به اکثر کاربردهای مادر مربوط می‌شوند که البته در این راه باید به دلیل یافتن پاسخی قطعی‌تر برای کاربردهای مختلف است ضریبی قائل شد. فناوری‌هایی که از اهمیت کمتری برخوردارند و نمره بالائی کسب نکرده، مشخص شوند تا تلاش برای دسترسی به آنها باعث صرف منابع در زمینه‌های بدون اولویت نشود.
همان طور که ذکر کردیم کاربردهای کوتاه مدت و سودآوری نانوفوتونیک به چهار دسته اصلی نمایشگرهای دیود نورافشان، پیل‌های خورشیدی و حسگرهای زیست شیمیایی تقسیم خواهند شد، پس ما برای فناوری‌های مربوط به این 4 دسته ضریب 2 قائل خواهیم شد.
کاربردها​
فناوری‌های مرتبط​
[TR]
[TD="width: 312"]نمایشگرها

[TD]نانولوله‌های کربنی، نانوذرات


[TR]
[TD="width: 312"]دیودهای نورافشان [/TD]
[TD]نانوذرات، بلور‌های فوتونیکی [/TD]

[TR]
[TD="width: 312"]سلول‌های خورشیدی [/TD]
[TD]نانوسیم، فولرین‌های کربنی، فناوری مواد آلی، نانوذرات [/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 312"]حسگرها وعلامت‌گذارهای سیال زیست شیمیایی [/TD]
[TD]نانوذرات، نانوسیم، بلور‌های فوتونیکی، نانوسیالات، SPR (تشدید پلاسمون سطح ما فیبرهای میکروساختار، فوتونیک‌های سیلیکونی [/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 312"]لیزرهای دیودی[/TD]
[TD]نقاط کوانتومی، بلور‌های فوتونیکی [/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 312"]ارتباط درونی تراشه[/TD]
[TD]نانوذرات، بلور‌های فوتونیکی، فوتونیک‌های سیلیکونی [/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 312"]حسگرها و جفتگرهای نوری[/TD]
[TD]نانوذرات، فوتونیک‌های سیلیکونی [/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 312"]لیتوگرافی با ابزار لیزر[/TD]
[TD]اپتیک‌های زیر طول موج[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 312"]فیبرهای ویژه [/TD]
[TD]فیبرهای میکروساختار [/TD]
[/TR]

[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]
شکل 2- کاربردهای اصلی نانوفوتونیک و فناوری‌‌های مرتبط​
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]
نما
یشگر
ها 2×		دیود
ها نور
افشان2×		 سلول
‌های خورشید
ی
2×
حسگر
ها و علامت
‌گذارهای
زیست شیمیا
یی
2×
لیزر
های دیودی		ارتباط درون تراشه حسگر
ها و جفتگر
های نوری 		لیتو
رافی با ابزار لیزر		فیبر
های ویژه
نانولوله‌
های
کربنی 		ü

[TD="width: 108"][/TD]
[TD="width: 109"][/TD]
[TD="width: 81"][/TD]
[TD="width: 85"][/TD]
[TD="width: 102"][/TD]
[TD="width: 86"][/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD][/TD]
[TR]
[TD="width: 150"]نانوذرات[/TD]
[TD="width: 87"]ü[/TD]
[TD="width: 108"]ü[/TD]
[TD="width: 109"][/TD]
[TD="width: 81"]ü[/TD]
[TD="width: 85"]ü[/TD]
[TD="width: 102"]ü[/TD]
[TD="width: 86"]ü[/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 150"]بلورهای فوتونیکی [/TD]
[TD="width: 87"][/TD]
[TD="width: 108"]ü[/TD]
[TD="width: 109"][/TD]
[TD="width: 81"]ü[/TD]
[TD="width: 85"][/TD]
[TD="width: 102"]ü[/TD]
[TD="width: 86"][/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 150"]نانوسیم[/TD]
[TD="width: 87"][/TD]
[TD="width: 108"][/TD]
[TD="width: 109"]ü[/TD]
[TD="width: 81"]ü[/TD]
[TD="width: 85"][/TD]
[TD="width: 102"][/TD]
[TD="width: 86"][/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 150"]فولرین‌های کربنی [/TD]
[TD="width: 87"][/TD]
[TD="width: 108"][/TD]
[TD="width: 109"]ü[/TD]
[TD="width: 81"][/TD]
[TD="width: 85"][/TD]
[TD="width: 102"][/TD]
[TD="width: 86"][/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 150"]فناوری مواد آلی [/TD]
[TD="width: 87"][/TD]
[TD="width: 108"][/TD]
[TD="width: 109"]ü[/TD]
[TD="width: 81"][/TD]
[TD="width: 85"][/TD]
[TD="width: 102"][/TD]
[TD="width: 86"][/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 150"]نانوسیالات [/TD]
[TD="width: 87"][/TD]
[TD="width: 108"][/TD]
[TD="width: 109"][/TD]
[TD="width: 81"]ü[/TD]
[TD="width: 85"][/TD]
[TD="width: 102"][/TD]
[TD="width: 86"][/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 150"]SPR (تشدید پلاسمون سطح)[/TD]
[TD="width: 87"][/TD]
[TD="width: 108"][/TD]
[TD="width: 109"][/TD]
[TD="width: 81"]ü[/TD]
[TD="width: 85"][/TD]
[TD="width: 102"][/TD]
[TD="width: 86"][/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 150"]فیبرهای میکرو
ساختار[/TD]
[TD="width: 87"][/TD]
[TD="width: 108"][/TD]
[TD="width: 109"][/TD]
[TD="width: 81"]ü[/TD]
[TD="width: 85"][/TD]
[TD="width: 102"][/TD]
[TD="width: 86"][/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD]ü[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 150"]فوتونیک
‌های سیلیکو
نی[/TD]
[TD="width: 87"][/TD]
[TD="width: 108"][/TD]
[TD="width: 109"][/TD]
[TD="width: 81"]ü[/TD]
[TD="width: 85"]ü[/TD]
[TD="width: 102"]ü[/TD]
[TD="width: 86"][/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 150"]اپتیک
‌های زیر طول
موج [/TD]
[TD="width: 87"][/TD]
[TD="width: 108"][/TD]
[TD="width: 109"][/TD]
[TD="width: 81"][/TD]
[TD="width: 85"][/TD]
[TD="width: 102"][/TD]
[TD="width: 86"]ü[/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 150"]نقاط کوانتومی [/TD]
[TD="width: 87"][/TD]
[TD="width: 108"][/TD]
[TD="width: 109"][/TD]
[TD="width: 81"]ü[/TD]
[TD="width: 85"][/TD]
[TD="width: 102"][/TD]
[TD="width: 86"][/TD]
[TD="width: 57"][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]

[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]
شکل 3- بررسی بر کاربردترین فناوری‌ها در نانوفوتونیک​

[/TD]
[/TR]

[/TD]
[/TR]
 
آخرین ویرایش:
برای ارسال پاسخ شما باید وارد سیستم شوید.
بالا