The dependence of the continuous spectrum on the connecting wires’ length. Credit: © Eremin et al.

จากการวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ทำให้มีการค้นพบ รูปแบบทางทฤษฎีใหม่ในการอธิบายถึงวิธีการสร้างวัสดุที่มีโครงสร้างระดับนาโน ดังเช่น นาโนพีพอด  ( nano-pea pod ) ซึ่งสามารถจำกัดพื้นที่ให้อิเล็กตรอนอยู่เป็นที่ได้  ช่องว่างที่เป็นช่วงๆในโครงสร้างนี้จะมีประโยชน์เป็นอย่างมากกับการนำไปใช้งานในอุตสาหกรรมนาโนอิเล็กทรอนิกส์  โดยปกติแล้ว องค์ประกอบห่วงโซ่  จะประกอบไปด้วย วงแหวนควอนตัม จุดควอนตัม หรือกราฟควอนตัมนั้น

chain elements

ซึ่งโครงสร้างนั้นจะเชื่อมต่อแต่ละอิเล็กตรอนไว้ด้วยกัน และเคลื่อนไปตามห่วงโซ่เรื่อยๆ ตามทฤษฎี และจะเป็นเช่นนี้ไปเรื่อยๆ อิเล็กตรอนไม่อยู่กับที่อย่างเป็นหลักเป็นแหล่ง  จากปรากฏการณ์นี้เองที่เป็นข้อกังวลใจหรือเป็นปัญหาหนึ่งของการสร้างอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ นั่นมันก็เป็นเพราะ เวลาของการการกระโดดเปลี่ยนชั้นพลังงานของอิเล็กตรอนมันไม่ต่อเนื่อง มีขั้นตอนการดำเนินการเป็นช่วงๆ (discrete energy spectrum)  จากแหล่งข่าวใน Springer Science+Business Media ที่เสนอโดย http://www.sciencedaily.com/  วันที่ 4 เดือนกันยายน ที่ผ่านมานี้  ได้มีการนำเสนองานวิจัยเกี่ยวกับปัญหาความกังวลใจนี้ ซึ่งงานวิจัยนี้ ศึกษาโดย  Dr Dmitry A. Eremin จากมหาวิทยาลัย  Mordovian State University ใน Saransk ประเทศรัซเซีย  แล้วถูกตีพิมพ์ในนิตยสารยูโรเปียนฟิสิกส์  (The European Physical Journal B.)

The dependence of the continuous spectrum on the connecting wires’ length.
Credit: © Eremin et al.

การคำนวณทางทฤษฎีที่เกี่ยวกับระบบนาโน  มีบทบาทสำคัญในการทำนาย  คุณสมบัติการขนส่งไฟฟ้า หรือการลำเลียงอิเล็กตรอน ผู้วิจัยงานนี้ ได้สร้างแบบจำลองทางทฤษฎีของหน่วยระดับ nanometric ซึ่งเขาตั้งชื่อให้มันว่าเป็น นาโนพีพอด  ซึ่งถ้าแปลจากคำว่า nano-pea pod ตรงๆก็จะสื่อความหมายถึง ถั่ว ที่มีขนาดเล็กระดับนาโน ลองจินตนาการดูนะคะ จากรูปเราจะเห็นว่า โครงข่ายนาโนพีพอด  มันมีช่องว่างเหมือนเม็ดถั่วจริงๆ หลังที่ทำท่อนาโน ที่เต็มไปด้วยห่วงโซ่ของโมเลกุล fullerene รุ่นดังกล่าว  รูปแบบนั้นก็จะขึ้นอยู่กับโค้งของห่วงโซ่ของทรงกลมที่เชื่อมต่อด้วยสายดังภาพ

chain of fullerene molecules

นักวิทยาศาสตร์ก็พยายามอธิบายพลังงานสเปกตรัม โดยพิจารณาถึงการถูกรบกวนหรือสิ่งที่ทำให้พลังงานสเปกตรัมมีการเปลี่ยนชั้นพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องเพื่อที่จะได้ควบคุมหรือหาวิธีการจำกัดให้ระดับพลังงานสเปกตรัมมันอยู่นิ่งๆ โดยใช้วิธีการตามแนวคิดพื้นฐานบนการผูกต่อเชือกและแยกกิ่งก้านสาขาเป็นโครงข่าย ซึ่งสามารถปรับความยาวการเชื่อมสายได้ คลายความยุ่งเหยิงและปรับค่ามุมให้เหมาะสมได้ และจากการทดลอง Eremin และเพื่อนร่วมงาน พบว่าตำแหน่งของอิเล็กตรอน มีความมั่นคงมากขึ้น จากการปรับทั้งค่าความยาวของตาข่าย และปรับมุมเอียงที่เหมาะสม การค้นพบนี้มีความสอดคล้องกับความจริงที่ว่า การก่อกวนในแต่ละตำแหน่งที่อยู่ของอิเล็กตรอนไม่ได้ส่งผลกระทบต่อคลื่นความถี่อย่างต่อเนื่อง  ดังเช่น การปรับมุมให้มีแนวโน้มเข้าใกล้ศูนย์ จะทำให้อิเล็กตรอนนั้นมีการขยับชั้นพลังงานน้อยขึ้น  กล่าวโดยสรุปคือ มีการคิดค้นโครงข่ายที่เรียกว่า nano-pea pod เพื่อนำมายึดอิเล็กตรอนไม่ให้มันเปลี่ยนชั้นพลังงานซึ่งตามหลักมันโคจรอยู่เสมอๆตามทฤษฎีควอนตัมนั่นเอง

สนใจข้อมูลเพิ่มเติมศึกษาต่อได้โดยใช้คำค้นหา ดังนี้นะคะ  Nano-pea pod model widens electronics applications