   
|
نگاهي به دستاوردهاي برندگان نوبل فيزيک 2007 / نخستين کاربردهاي نانو تکنولوژي
نويسنده: دنيس اورباي
مترجم: سليمان فرهاديان
دو فيزيکدان که چگونگي استفاده از خواص مغناطيسي و الکتريکي لايه هاي نازک اتم ها براي ذخيره مقدار زياد اطلاعات در ديسک هاي کوچک را کشف کردند، روز نهم اکتبر (هفدهم مهرماه) به عنوان برندگان جايزه نوبل سال 2007 معرفي شدند. از اين خواص براي ساخت آي پادها و ديگر ابزارهاي نويني که امروزه در زندگي مان به کار مي بريم، استفاده مي شود.
«آلبر فر» از دانشگاه پاريس و «پيتر گرانبرگ» از موسسه پژوهش هاي حالت جامد در آلمان به طور مشترک مبلغ 5/1 ميليون دلاري جايزه آکادمي سلطنتي علوم سوئد را دريافت مي کنند.
مبلغ اين جايزه در مراسمي که روز دهم دسامبر (نوزدهم آذرماه) در استکهلم برگزار مي شود، به اين دو اهدا مي شود.
دکتر «فر» 69 ساله و دکتر «گرانبرگ» 68 ساله که در سال 1988 مستقل از يکديگر کار مي کردند، اثري به نام «مقاومت مغناطيسي بزرگ مقياس» را کشف کردند. در اين اثر تغييرهاي کوچک در ميدان مغناطيسي، تغييرهاي بزرگي را در مقاومت الکتريکي به وجود مي آورد. اين اثر در ابزارهاي نوين ضبط اطلاعات، موسيقي و قطعه هاي ويدئو به صورت مجموعه يي از صفر و يک هاي مغناطيسي نقش بسيار مهمي دارد. اين اطلاعات ضبط شده در مرحله بعد به وسيله يک هد کوچک اسکن و به سيگنال هاي الکتريکي تبديل مي شود.
«بورج يوهانسن» يکي از اعضاي آکادمي سلطنتي علوم سوئد به خبرگزاري آسوشيتدپرس گفته است:«بدون اين کشف، MP3 و آي پاد وجود نداشت. بدون اين دستاوردها ساخت آي پاد ممکن نبود.»
دکتر «فر» در يک تماس تلفني با آکادمي سلطنتي علوم سوئد در استکهلم (که به طور همزمان پخش مي شد) گفته است:«من براي خانواده و همکارانم بسيار خوشحالم. همچنين بسيار خوشوقتم که اين جايزه را با يک دوست شريکم.»
به گفته کارشناسان اين کشف در حقيقت يکي از نخستين دستاوردهاي حوزه جديد نانونکنولوژي بود. نانوتکنولوژي علم طراحي ابزارها و ساخت آنها با استفاده از اتم ها است که ضخامت اتم ها پس از قرار گرفتن در کنار يکديگر تنها چند نانومتر (هر نانومتر يک ميلياردم متر است) مي شود.
هد اسکن کننده در ابزارهاي امروزي داراي لايه هاي متوالي است که ضخامت هر کدام از اين لايه ها تنها چند اتم از يک فلز مغناطيسي (مانند آهن و فلز غيرمغناطيسي مانند کروم) است. هنگامي که ضخامت اتم ها تا اين اندازه کوچک باشد، قواعد عجيب و غريب مکانيک کوانتوم حاکم است و خواص شگفت انگيز اتم ها ظاهر مي شود.
در تقديرنامه نوبل آمده است که علاوه بر اين پژوهش هاي دکتر «فر» و دکتر «گرانبرگ» پيشگام پيدايش نوع جديدتر، کوچک تر و فشرده تري از ابزارهاي ذخيره حافظه با نام «اسپين ترونيکس» است. در اين حافظه ها با تنظيم اسپين الکترون ها، اطلاعات ذخيره و پردازش مي شود.
مهندسان از آغاز عصر رايانه، اطلاعات را مغناطيسي ثبت مي کردند و الکتريکي مي خواندند، اما از زماني که تلاش کردند اطلاعات هر چه بيشتري را در ابزارهاي خود ذخيره کنند، مجبور شدند از حافظه هاي کوچک تر و ظريف تري استفاده کنند و بنابراين به ابزارهاي حساس تري براي خواندن اطلاعات نياز پيدا کردند.
دانشمندان از مدت ها پيش مي دانستند که ميدان هاي مغناطيسي مي تواند روي مقاومت الکتريکي مواد مغناطيسي مانند آهن اثر بگذارد. جريان الکتريکي در راستاي خطوط ميدان بسيار آسان تر حرکت مي کند تا عمود بر اين ميدان. اين اثر براي تشخيص ميدان هاي مغناطيسي مفيد بود و در هدي که ديسک هاي مغناطيسي را مي خواند به کار رفته است.
اما اين پديده اثر کمي در تغيير مقاومت دارد و فيزيکدانان فکر نمي کردند که جنبه هاي ناشناخته ديگري هنوز وجود دارد.
بنابراين در سال 1988 که گروه دکتر «فر» در آزمايشگاه فيزيک حالت جامد و گروه دکتر «گرانبرگ» دريافتند که لايه هاي متوالي از آهن و کروم حساسيت بسيار زيادي نسبت به ميدان هاي مغناطيسي نشان مي دهند، بسيار شگفت زده شدند. دکتر «فر» اين اثر را مقاومت مغناطيسي بزرگ مقياس ناميد که اين نام ماندگار شد. دليل ايجاد اين اثر، پديده يي است که فيزيکدانان آن را اسپين الکترون ها مي نامند. هنگامي که ميدان مغناطيسي در لايه هاي مغناطيسي اين مجموعه لايه ها هم جهت باشد، الکترون هايي که اسپين آنها در راستاي خطوط ميدان باشد، آزادانه در لايه ها حرکت مي کنند، اما الکترون هايي که در جهت ديگر در حرکتند، پراکنده مي شوند.
به هر حال اگر يکي از لايه هاي مغناطيسي در اثر عاملي مثل خواندن يک سيگنال کوچک آشفته شود، جهت ميدان مغناطيسي آن تغيير مي کند و برعکس مي شود. در اين حالت بدون توجه به جهت الکترون، مانعي در برابر حرکت الکترون ها ايجاد و الکترون در لايه ها پراکنده مي شود در نتيجه مقاومت الکتريکي اين مجموعه لايه ها زياد مي شود.
همان گونه که فيليپ شو از موسسه فيزيک امريکا توضيح داد، در اين پديده با اعمال يک ميدان مغناطيسي ضعيف، مقدار کمي جريان الکتريسيته به وجود آورديم.بعدها استوارت پارکين از «آي بي ام» راه ساده تري را براي توليد اين مجموعه لايه ها در مقياس صنعتي ارائه کرد. اولين ابزار تجاري که از مقاومت مغناطيسي بزرگ مقياس استفاده مي کرد، در سال 1997 ارائه شد.
دکتر گرانبرگ متولد پيلسن (که هم اکنون در جمهوري چک قرار دارد) است و PhD خود را در سال 1969 از دانشگاه فناوري دارمشتات در آلمان گرفت.
سال هاي متوالي دوستان وي از او مي پرسند بالاخره کي آن جايزه بزرگ را مي گيرد، به همين دليل وي از دريافت جايزه نوبل شگفت زده نشد، وي مي گويد که به آينده چشم دوخته است و مي خواهد پژوهش در اين زمينه را ادامه دهد.
دکتر فر متولد فرانسه است و PhD خود را در سال 1971 از دانشگاه پاريس دريافت کرد. وي به آسوشيتدپرس گفت غيرممکن است بتوانيم پيشگويي کنيم فيزيک نوين به چه سمتي مي رود. اين روزها که به فروشگاه مي روم و فروشنده را مي بينم که با يک رايانه سرگرم تايپ است، به خودم مي گويم:«نگاه کن، او هم مشغول استفاده از چيزي است که من در ذهن خودم آن را طراحي کردم.» NewYorkTimes.com
نگاهي به دستاوردهاي برندگان نوبل فيزيک 2007 / نخستين کاربردهاي نانو تکنولوژي دنيس اورباي / مترجم: سليمان فرهاديان
□
دفعات مطالعه اين مطلب: 124 بار
|
فهرست نشريات
