نانو آنتن به آنتن‌هایی گفته می‌شود که در مقیاس نانومتری ( 1-100 نانومتر) قرار دارند. فرکانس کاری این نوع آنتن به فرکانس تراهرتز مشهور است که بازه‌ی بین مایکروویو و مادون قرمز یعنی از 1/0 تا 30 تراهرتز را پوشش می‌دهد. امروزه تکنولوژی تراهرتز توجه بسیاری از محققان را با توجه به ویژگی‌های منحصربفردی که دارد، به خود جلب کرده است.
ما نمی‌توانیم موج تراهرتز را ببینیم اما می‌توان بصورت گرما آن را احساس کرد. پس بنابراین می‌توان به این نتیجه رسید که موج تراهرتز دارای خطر خیلی کمتری برای بدن نسبت به موج نوری و مایکروویو است که یک مزیت بسیار خوبی محسوب می‌شود.
امروزه تکنولوژی تراهرتز در کاربردهای فراوانی مورد استفاده قرار می‌گیرد، سیستم‌های طیف‌نگاری تراهرتز، تصویربرداری تراهرتز و تولید تراهرتز توان بالا که امکان بررسی و آنالیز طیف گسترده‌ای از مواد را به ما می‌دهند، از جمله کاربردهای مهم تکنولوژی تراهرتز به‌شمار می‌آیند.
برای تولید پالس تراهرتز و همچنین آشکارسازی موج تراهرتز از آنتن‌ها و ساختارهای مختلفی استفاده می‌شود که مهم‌ترین آنها نانو آنتن‌ها (آنتن نوررسانا) هستند که بصورت‌های مختلف ساخته شده‌اند و همچنان محققان در حال بررسی ساختارهای مختلف برای ساخت آنها هستند تا بتوانند به بهترین نتیجه‌ی ممکن برسند.
تکنولوژی نانو
مواد نانو با توجه به اندازه‌ی خیلی کمی که دارند از خود ویژگی‌های متفاوتی نشان می‌دهند. این مواد توانایی کنترل ساختار مواد در ابعاد بزرگتر را دارد. یعنی با توجه به این خاصیت بگونه‌ای مواد را در کنار هم در اندازه‌های میکرو و نانو قرار داد.
هر چقدر بتوانیم این نوع مواد را تحت کنترل بیشتر و در ابعاد ریزتر تولید کنیم خواهیم توانست موادی با قابلیت و کاربردهای مختلفی تولید کرد. یک تعریف اساسی در تعریف مواد نانو می‌توان به این اشاره کرد که ماده‌ی ما اگر فقط در یکی از ابعاد طول، عرض و ارتفاع در مقیاس نانومتر (کمتر از 100 نانومتر) باشد، در گروه مواد نانو قرار می‌گیرد.
نانو لایه ها در این دسته از مواد نانو قرار می‌گیرند مانند نانو پوشش‌ها و نانو فیلم‌ها که به آنها نانو مواد تک‌بعدی می‌گویند اجزای برد موجود در قطعات کامپیوتر از این نوع هستند. گروه دیگر نانو مواد دو بعدی هستند که در دو جهت ابعاد نانومتری دارند و شامل نانو سیم ها و نانو لوله‌ها می‌شوند. نوع دیگر نانو مواد سه‌بعدی هستند که شامل نقطه‌های کوانتومی و ذرات می‌شوند.
در همین خصوص توصیه می کنیم: آموزش آلتیوم دیزاینر
ویژگی های مهم مواد نانو
یکی از ویژگی‌های مهم نانو موادها افزایش مساحت سطح ماده و تاثیرات کوانتومی است. این عوامل باعث ایجاد خواص ویژه‌ای در مواد می‌شود که در مقاومت مکانیکی، نحوه‌ی واکنش‌ها و مشخصه‌های ویژه الکتریکی در نانومواد تاثیر می‌گذارد. وقتی اندازه‌ی نانومواد کاهش پیدا می‌کند، تعداد بیشتری از اتم‌ها در سطح ماده قرار می‌گیرند و در نتیجه نانو مواد کوچک‌تر دارای سطح بیشتری در واحد جرم نسبت به نانومواد با ذرات بزرگتر هستند.
این عامل باعث افزایش سطح تماس نانوماده با سایر عناصر می‌شود و در نتیجه موجب افزایش واکنش با آنها می‌شود. همچنین اندازه‌ی کوچک نانو مواد ها باعث می‌شود بازتاب نور تابشی بر سطح آنها نیز به گونه‌ای متفاوت باشد که باعث تغییر رنگ مواد در مقیاس نانومتر نسبت به ابعاد بزرگتر می‌شود.
اجزای تشکیل دهنده‌ی یک نانو آنتن و نحوه‌ی عملکرد آن
نانو آنتن دارای سه عنصر اصلی می‌باشند: الکترودها ( معمولا از جنس طلا)، زیرلایه‌ی نیمه هادی و پرتو لیزر.
الکترودها معمولا بصورت نوارهایی خیلی کوچک در کنار یکدیگر با فاصله‌ی نانومتر قرار می‌گیرند و به یک ولتاژ معین بایاس شده‌اند. جنس الکترودها در اکثر مواقع طلا انتخاب می‌شود.
فاصله‌ی کم بین الکترودها باعث ایجاد حامل‌های نور در مجاورت زیرلایه‌ی نیمه‌هادی می‌شود، وقتی آنتن توسط لیزر تحریک می‌شود. با توجه به خاصیت حرکت‌پذیری الکترون و حفره، جریان نوری ایجاد شده و در نهایت از یک سمت میدان الکتریکی و از سمت دیگر موج تراهرتز تولید می‌شود. در شکل 1 یک نمونه نانو آنتن ساده با عناصر تشکیل دهنده نشان داده شده است.
شکل 1. شماتیک یک نوع نانو آنتن معمول
زیرلایه‌ی نمیه‌هادی از جنس گالیوم آرسنید (GaAs) انتخاب می‌شود که دلیل آن تولید مقدار زیادی حامل نوری در فاصله‌ی زمانی خیلی کم است که در این شرایط می‌توان پالس تراهرتز با توان بیشتری تولید کرد. بنابراین آنتن نوررسانا همانند یک سوئیچ الکتریکی که در اثر افزایش رسانندگی الکتریکی نیمه‌هادی و ایزولاتورها وقتی که نور بر روی آنها ساطع می‌شود، عمل می‌کند.
نتایج نوررسانندگی در اثر افزایش در تعداد حامل‌های آزاد و الکترون-حفره تولید شده توسط فوتون‌ها حاصل می‌شود. انرژی فوتون‌ها باید به اندازه‌ای بالا باشد تا بتواند بر باند توقف مواد غلبه کند و در نهایت موج تراهرتز تولید شود.
تفاوت نانو آنتن‌ها با آنتن مایکروویو
یکی از اصلی‌ترین تفاوت‌ها می‌توان به نوع تحریک آنها اشاره کرد. در آنتن مایکروویو از یک خط انتقال مانند کابل کواکسیل برای تحریک استفاده می‌شود در حالیکه در نانو آنتن از یک لیزر استفاده می‌شود. جنس الکترود در آنتن مایکروویو از مس است در حالیکه در نانو آنتن از الکترودهای طلا استفاده می‌کنند. جنس زیرلایه در آنتن‌های مایکروویو از مواد دی‌الکتریک با تلفات کم است در حالیکه در نانو آنتن از زیرلایه با جنس نیمه‌هادی استفاده می‌شود.
در آنتن مایکروویو به ولتاژ نیاز نداریم اما در نانو آنتن باید از ولتاژ استفاده کنیم. یکی دیگر از تفاوت‌های نانو آنتن و آنتن مایکروویو در ساخت آسان و ارزان آنتن مایکروویو نسبت به نانو آنتن می‌توان اشاره کرد.
کاربردهای نانو آنتن
نانو آنتن‌ها با توجه به ویژگی‌های منحصر بفردی که دارند دارای کاربردهای فراوانی در صنعت شده‌اند. به عنوان مثال صنعت داروسازی، بدین صورت که در درون قرص‌ها یک نانو آنتن قرار می‌دهند تا بتواند محل اصلی هدف را تشخیص داده تا کمتر از دارو استفاده شود و روند بهبود سریع‌تر باشد.
در صنعت پزشکی بخصوص در مورد بیماری‌های سرطانی، نانو آنتن ها به سلول تومور تزریق می‌شوند و با توجه به خاصیت تولید گرما در نانو آنتن باعث ایجاد حرارت بالا و از بین بردن سلول سرطانی می‌شود. نانو آنتن‌ها در صنعت امنیت برای شناسایی و بازرسی بار در گیت‌های فرودگاه‌ها نیز استفاده می‌شود.
یکی از مهم‌ترین کاربردهای نانو آنتن تشخیص و شناسایی مواد و استخراج ویژگی آنها است. برای این عمل از یک دستگاه به نام دستگاه طیف‌بینی تراهرتز استفاده می‌شود. بدین صورت که از دو نانو آنتن یکی برای تولید موج تراهرتز و دیگری برای آشکارسازی موج تراهرتز عبوری از ساختار نمونه استفاده می‌شود.
وقتی موج تراهرتز به نمونه برخورد می‌کند باعث ایجاد تغییر در شکل موج آن می‌شود و از سوی دیگر با آشکارسازی موج تراهرتز تغییر یافته و با مقایسه‌ی آن با موج تراهرتز اولیه می‌توان ویژگی‌های ماده‌ی جدید را استخراج کرد. کاربرد اصلی این سیستم برای شناسایی مواد ناشناخته در فضا است.
هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.