قام البروفيسور أوري بنين وطالب البحث ديفيد موكتا بتطوير بلورات نانوية لأشباه الموصلات وبالتعاون مع البروفيسور عوديد ميلو من الجامعة العبرية، ونجح غي كوهين والبروفيسور إيران راباني من جامعة تل أبيب في توصيف خصائصها
حقق باحثون في الجامعة العبرية طفرة في مجال تكنولوجيا النانو بعد أن تمكنوا من تغيير خصائص البلورات النانوية باستخدام ذرات مختلفة تستخدم "كموصلات". ومن خلال القيام بذلك، مهد الباحثون الطريق لإنتاج بلورات نانوية محسنة لأشباه الموصلات يمكن استخدامها، من بين أمور أخرى، لتطوير حلول الطاقة الشمسية.
تتكون البلورات النانوية شبه الموصلة من عشرات إلى آلاف الذرات، وهي أصغر بـ 10,000 مرة من عرض شعرة الإنسان. يمكن استخدام هذه البلورات النانوية في مجموعة متنوعة من المجالات مثل الإضاءة والخلايا الشمسية والتصوير في الأبحاث البيولوجية والتشخيص الطبي. المواد شبه الموصلة هي مواد تقع خواص توصيلها الكهربائي بين مواد موصلة، والتي يمكن أن تمر عبرها الكهرباء، ومواد شديدة العزل وغير موصلة للكهرباء.
لاستخدام أشباه الموصلات في الدوائر الكهربائية، عليك إضافة "عزلات" إليها. في هذه العملية، يتم إدخال ذرات غريبة تسمى "الجنود" في شبه الموصل، وبالتالي تحسين التوصيل الكهربائي. ولإحداث هذه العملية، تستثمر صناعة أشباه الموصلات مليارات الدولارات كل عام في إدخال اللحامات الضرورية لعملية إنتاج العديد من الأجهزة الإلكترونية مثل رقائق الكمبيوتر ورقائق الأجهزة الكهربائية والسيارات والخلايا الشمسية.
ونظرًا لأهمية العملية، المعروفة باسم التلدين، بالنسبة للصناعة، استثمر الباحثون في جميع أنحاء العالم جهودًا طويلة في تلدين بلورات أشباه الموصلات النانوية لتحسين خصائصها مع تقليل حجمها بشكل كبير إلى حجم نانومتر. ومع ذلك، فقد تبين أن الحجم الصغير للبلورات النانوية هو بالضبط ما يجعلها مقاومة للطلاء. بالإضافة إلى ذلك، فإن السلوك الفيزيائي للشوائب الموجودة في البلورات النانوية لم يكن معروفًا للباحثين في ذلك الوقت.
في دراسة نشرت هذا الأسبوع في مجلة العلوم المرموقة، تم وصف التقدم الذي حققه باحثو مركز علوم النانو وتكنولوجيا النانو في الجامعة العبرية البروفيسور أوري بنين وطالب البحث ديفيد موكتا في هذا المجال. وتمكن الباحثون لأول مرة من تطوير تفاعل كيميائي بسيط في درجة حرارة الغرفة لإدخال ذرات معدنية من المعادن إلى بلورات نانوية شبه موصلة. ووجدت الدراسة تأثيرات جديدة للأيونات على الخواص البصرية للبلورات النانوية لم يتم الإبلاغ عنها من قبل.
بالتعاون مع البروفيسور عوديد ميلو من الجامعة العبرية، وغاي كوهين والبروفيسور إيران راباني من جامعة تل أبيب، قام الباحثون ببناء صورة شاملة لكيفية تأثير الشوائب على خصائص البلورات النانوية لأشباه الموصلات. ووجد الباحثون أن الإلكترونات تؤثر على البلورة النانوية بطرق غير متوقعة نتيجة للفيزياء الجديدة والمثيرة للاهتمام الناشئة عن ظاهرة الحبس الكمي للإلكترونات في البعد النانومتري الصغير للبلورات النانوية. يقول طالب البحث موكتا: "في الجهود التي استمرت خمس سنوات، قمنا بتضمين عدد كبير من التقنيات التي، عند تطبيقها معًا، كانت قادرة على تفسير الظواهر الفريدة المرتبطة بطلاء البلورات النانوية".
يقول البروفيسور بنين: "يمهد البحث الطريق لتطوير العديد من التطبيقات المحتملة باستخدام البلورات النانوية في مجالات الإلكترونيات والبصريات والاستشعار وحلول الطاقة البديلة". "نتوقع ونأمل أن يكون من الممكن الآن تطوير استخدامات البلورات النانوية المجهدة لإنشاء أنواع جديدة من الخلايا الشمسية وأجهزة الاستشعار والترانزستورات. يمكن تنفيذ طريقة تحضير مثل هذه الأجهزة باستخدام أساليب كيميائية رخيصة الثمن، والتي تبني الأجهزة من وحدات البناء النانومترية "من الأسفل إلى الأعلى"."
