آرایه های ( اسپین-کوبیت )(spin-qubits) در نانو الکترونیک

آرایه های ( اسپین-کوبیت )(spin-qubits) وقتی جریان از سمت لایه پایین که مغناطیس آن ثابت و بدون تغییر است وارد اتصال میشود، آن دسته از الکترونها، که اسپین در راستای مغناطیس این لایه دارند، امکان تونلزنی یافته و وارد لایه فرومغناطیس بالایی میشوند. در نتیجه در ساختار آرایه های ( اسپین-کوبیت )(spin-qubits) مغناطیس لایه بالایی همراستا با لایه پایین خواهد شد و این امر سبب کاهش مقاومت در این اتصال میشود. اما اگر جریان از لایه بالایی که امکان تغییر در مغناطیس را دارد، وارد اتصال شود،  الکترونهایی که اسپین مخالف با راستای مغناطش لایه پایین دارند بازتاب مییابند و امکان تونل زنی نخواهند داشت. در نتیجه مغناطیس لایه بالایی خلاف جهت لایه پایین شده و مقاومت اتصال افزایش میابد.

در نانو ساختار های هوشمند مفهوم آرایه های ( اسپین-کوبیت )(spin-qubits) خلاصه میشود در تمام اطلاعات و کدهای لازم برای تولید موجودی مشابه خود .ماشین بسیار ریزی داریم که بلد است مشابه خود تولید کند، که در علم نانو به آرایه های ( اسپین-کوبیت )(spin-qubits) تعبیر می شود.آرایه های ( اسپین-کوبیت )(spin-qubits) از از نانو ذرات تشکیل شده اند و اولین اثر کاهش اندازه ذرات افزایش سطح است، افزایش نسبت سطح به حجم نانو ذرات موجب می شود که اتم های واقع در سطح اثر بسیار بیشتری نسبت به اتم های درون حجم ذرات بر خواص فیزیکی ذرات داشته باشند. این ویژگی واکنش پذیری نانو ذرات را به شدت افزایش می دهد.

ساختار آرایه های ( اسپین-کوبیت )(spin-qubits) یکی از خواص نانو ذرات نسبت سطح به حجم بالای این مواد است. با استفاده از این خاصیت می توان کاتالیزور های قدرتمندی در ابعار نانو متری تولید نمود.این نانو کاتالیزورها راندمان واکنش های شیمیایی را به شدت افزایش داده و همچنین به میزان چشم گیری از تولید مواد زاید در واکنش ها جلو گیری خواهند نمود.به کار گیری نانو ذرات در تولید مواد دیگر می تواند استحکام آنها را افزایش دهد و یا وزن آن ها را کم کند. مقاومت شیمیایی و حرارتی آن ها را بالا ببرد و واکنش آن ها را در برابر نور وتشعشعات دیگر تغییر دهد. با استفاده از نانو ذرات نسبت استحکام به وزن مواد کامپوزیتی به شدت افزایش خواهد یافت. این افزاره ها، که شامل ترانزیستور ها و دیود ها می باشند، می توانند در روبات های نانومتری، سیستم های نانوالکترومکانیکی (NEMS)، سیستم های میکروالکترومکانیکی (MEMS)، و افزاره های میکروسیالی به کار گرفته شوند. عمل مکانیکی که برای آغاز تغییر شکل لازم است می تواند فشردن یک کلید، فشار ناشی از عبور یک سیال، کشش ماهیچه ها، و یا حرکت اعضای یک روبات باشد.

با استفاده «نانو اسپین الکترون ها» در شرایط خاص می توان قطعات الکترونیکی تولید کرد. این روش برای تولید حافظه و مدارهایی با ابعاد کوچک نیز مناسب است.

«نانو اسپین الکترون ها» رایج ترین عناصر در علم و فناوری نانو بوده و خواص جالب توجه آنها باعث گردیده است کاربرد های بسیار متنوعی در صنایع شیمیایی، پزشکی و دارویی ، الکترونیک و کشاورزی داشته باشند. با توجه به ترکیب شیمیایی، این ذرات به انواع فلزی، سرامیکی، پلیمری و نیمه هادی تقسیم می شوند.سنتز شیمیایی و فرآیندهای حالت جامد نظیر آسیاب کردن و چگالش بخار روش های معمول برای ساخت «نانو اسپین الکترون ها» هستند. کنترل فرایند تولید برای رسیدن به «نانو اسپین الکترون ها» با خواص مناسب امری بدیهی است، در همین راستا تعیین مشخصات نانوذرات با روش های آنالیز میکروسکوپی، ساختاری و تعیین اندازه وسطح و... بررسی می شود.

«نانو اسپین الکترون ها» در تولید قطعات الکترونیکی نانو

«نانو اسپین الکترون ها» که معمولا با چسبیدن مولکول ها به الکترودهای فلزی به وجود می آیند، قادراند ابعاد ادوات مولکولی را کاهش دهند. این اتصالات پتانسیل بالایی دارند تا رفتار و عملکردی مشابه قطعات الکترونیکی رایج داشته باشند.این ادوات مولکولی می توانند جایگزین یا مکمل مناسبی برای فناوری های رایج باشند و قابلیت های تازه ای در این فناوری ها ایجاد کنند.

نانو ذرات طلا در تولید قطعات الکترونیکی نانو

با تنظیم نسبت نانو ذرات طلا به مولکول و همچنین نوع مولکول های موجود در شبکه، محققان یک روش خودآرایی مستقیم ارائه کردند که می توان با استفاده از آن هدایت الکتریکی را تنظیم کرد.از این روش ارزان مبتنی بر محلول می توان برای طراحی مدارهای الکترونیکی مولکولی استفاده کرد؛ مدارهایی که مورفولوژی شبکه ای متفاوت دارد. تصاویر گرفته شده از شبکه کلوئیدی طلا با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی نشان می دهد که تعداد مولکول ها برای ایجاد بسته شبکه ای مناسب اهمیت زیادی دارد؛ چرا که باید مدار های الکترونیکی مولکولی به خوبی به هم متصل شده باشند.

«نانو اسپین الکترون ها» را می توان به عنوان افزاره هایی تعریف کرد که حداقل دارای یک بعد خارجی با اندازه 1 تا 100 نانومتر باشند. و اندازه ذرات حداقل نیمی از ذرات در توزیع اندازه تعداد باید 100 نانو متر یا کمتر باشد.نانو ساختار ها  می توانند به طور طبیعی اتفاق بیفتند ، به عنوان فرآورده های جانبی واکنش های احتراق ایجاد شوند یا به طور هدفمند از طریق مهندسی برای انجام عملکردی خاص تولید شوند. این مواد می توانند خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی با نمونه های فله ای اولیه خود داشته باشند.

از «نانو اسپین الکترون ها» در پاسخ به اعمال ولتاژ الکتریکی برای خم شدن به صورت ترکیبی استفاده می شود.استفاده از نانو ساختار ها  در طیف گسترده ای از صنایع و محصولات مصرفی رواج دارد.در علوم نانو ساختار مواد ارتباط بین اتمها، یونها و مولکولهای تشکیل دهنده آن مواد را مشخص میکند. برای شناخت ساختار مواد ابتدا باید به نوع اتصالات بین اتمها و یونها پی برد. پیوند های شیمیایی، نحوه اتصال میان اتمها و یونها را مشخص میکنند. بنابراین تفاوت نوع اتصالات مختلف را در ویژگی های این پیوند ها میتوان مشاهده کرد.

«نانو اسپین الکترون ها» خصوصیات الکترونیکی دو ناحیه با یک روش خاص ، به اصطلاح توپولوژیکی ، متفاوت "محافظت می شود. "و بنابراین ، حالت کوانتومی جدید بسیار قوی در منطقه انتقال ایجاد می شود.این حالت کوانتومی الکترونیکی محلی اکنون می تواند به عنوان یک ویژگی اصلی برای تولید نیمه هادی ها ، فلزات یا عایق های خاص - و احتمالا حتی به عنوان یک ویژگی در نانو الکترونیک مورد استفاده قرار گیرد.اشکال و اندازه های «نانو اسپین الکترون ها» بطور طبیعی بر اساس ترکیب و شرایط تشکیل آن ها تعیین می شود. ویژگی های «نانو اسپین الکترون ها» نیز به نوبه ی خود اصالت ویژگی های نانو ساختار و زمینه های احتمالی کارکرد آن ها را مشخص می نماید.بازه ی 1 تا 1000nm را به عنوان محدوده ی «نانو اسپین الکترون ها» معرفی میشود ،ویژگی مهم «نانو اسپین الکترون ها» کنترل فرآیند های خود سازمان است.بازه ی تغییر فعالیت «نانو اسپین الکترون ها» به ماهیت و شکل نانو ساختار بستگی دارد. با این حال، اگر انرژی میدان نانو ذره با انرژی پرتو دهی الکترو مغناطیسی قابل قیاس باشد و اگر در محدوده ی معین طول موج با رخداد واکنش های شیمیایی در مواد تحت پرتودهی تغییرات چشمگیر ایجاد گردد فعالیت نانو ذره ها تا اندازه ی 100nm چشمگیر خواهد بود.