27 มี.ค. 2020 เวลา 10:03 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
โลหะทองคำยังจำเป็นอยู่หรือไม่ หากระบบอิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กลงระดับนาโน
ทองคำเป็นโลหะที่นำมาใช้เป็นองค์ประกอบหลักของหน่วยประมวลข้อมูลในคอมพิวเตอร์ รวมทั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน ความท้าทายถัดไป คือ หากทำให้เล็กลงในระดับนาโน ทองคำยังคงเป็นตัวนำที่ดีที่สุดอยู่หรือไม่
หนึ่งในข้อกังวลของวิศวกรเกี่ยวกับการทำให้ระบบอิเล็กทรอนิกส์เล็กลงระดับนาโน ก็คือ ทองคำอาจมีพฤติกรรมแบบของเหลวมากกว่าของแข็ง กล่าวคือ ความร้อนจะทำให้ทองคำขยายตัวจนเปลี่ยนรูปทรง(คล้ายของเหลวที่เปลี่ยนรูปทรงได้) และเมื่อได้รับความดันอันเนื่องมาจากการความร้อน อาจทำให้แผงวงจรเสียหายและการทำงานของระบบไม่เสถียร
งานวิจัยล่าสุดจากมหาวิทยาลัย Stanford นำโดย Wendy Gu กล่าวว่าทองคำยังคงพฤติกรรมเป็นของแข็งนำไฟฟ้าที่ดีได้อยู่แม้จะถูกนำมาใช้งานในระดับนาโน งานวิจัยดังกล่าวได้ทดลองให้ผลึกทองคำขนาด 3.9 นาโนเมตร ซึ่งเล็กที่สุดเท่าที่เครื่องมือในปัจจุบันจะวัดได้ จากนั้นปล่อยกระแสไฟฟ้าให้ไหลผ่านเพื่อดูว่าโครงสร้างของผลึกทองคำจะยังคงรักษารูปทรงได้ดีเหมือนเดิมหรือไม่
แต่คำถามคือเราจะวัดความดันต่อทองคำที่ว่าได้อย่างไร?
เพื่อที่จะวัดความดันดังกล่าวนักวิจัยได้ใช้เครื่องมือที่เรียกว่า “Diamond Anvil Cell : DAC” หรืออุปกรณ์ที่สามารถวัดความดัน หรือให้ความดันกับวัสดุต่าง ๆ ปกติมักใช้ดูความทนทานของวัสดุที่มีต่อค่าความดันในสภาวะต่าง ๆ หัวทั้งสองข้างของ DAC ทำด้วยเพชรเพื่อให้ทนต่อแรงดันอันมหาศาลได้
ต่อมาฉายรังสีเอกซ์ผ่านเพชรพุ่งตรงไปยังผลึกทองคำ แล้วดูการเปลี่ยนแปลงของมุมสะท้อนเพื่อนำมาประเมินว่าหากผลึกทองคำมีการเปลี่ยนแปลงรูปทรงจริง มุมสะท้อนที่วัดได้จะเปลี่ยนค่าไปด้วย
เมื่อกระบวนสิ้นสุดลงนักวิจัยพบว่าทองคำยังคงประพฤติตัวเป็นตัวนำของแข็งที่ดีอยู่ รูปทรงแทบไม่เปลี่ยนแม้จะมีขนาดเล็กระดับนาโนก็ตาม นั่นทำให้การออกแบบระบบประมวลผลในโลกขนาดจิ๋วระดับนาโนยังคงใช้งานได้ต่อไป
ทองคำยังคงเป็นโลหะมหัศจรรย์อยู่เสมอ
เรียบเรียงโดย Einstein@min | thaiphysicsteacher.com
Sources:
[1] Nucleation of Dislocations in 3.9 nm Nanocrystals at High Pressure. aps.org, 2020 : https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.106104
[2] As electronics shrink to nanoscale, will they still be good as gold?. phys.org, 2020 : https://phys.org/news/2020-03-electronics-nanoscale-good-gold.html
ติดตามผ่านช่องทางอื่น ๆ ได้ที่
โฆษณา