லாந்தனம் ஹெக்ஸாபோரைடு நானோ கம்பி அடிப்படையிலான கள உமிழ்வு துப்பாக்கியின் உருவாக்கம்

நேஷனல் இன்ஸ்டிடியூட் ஃபார் மெட்டீரியல்ஸ் சயின்ஸ் (NIMS) மற்றும் JEOL, Ltd. ஆகியவை லாந்தனம் ஹெக்ஸாபோரைடு (LaB₆) நானோ கம்பி அடிப்படையிலான புல உமிழ்வு துப்பாக்கியை உருவாக்கியுள்ளனர். இது ஒரு பிறழ்வு-சரிசெய்யப்பட்ட டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியில் (TEM-Transmission Electron Microscope) நிறுவக்கூடியது. இதன் ஒருங்கிணைந்த அலகு 0.2 eV ஆற்றல் தெளிவுத்திறனில் அணுத் தெளிவுத்திறனைக் கண்காணிக்க முடியும். இது வண்ணமில்லாத எலக்ட்ரான் துப்பாக்கிகளுக்கு இதுவரை பதிவுசெய்யப்பட்ட மிக உயர்ந்த தெளிவுத்திறன் 0.4% அதிக மின்னோட்ட நிலைத்தன்மையுடன் செயல்படுகிறது.

கோட்பாட்டளவில் உயர் செயல்திறன் கொண்ட நானோ பொருட்களைப் பயன்படுத்தி கள உமிழ்வு துப்பாக்கிகளை உருவாக்க 20 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டு வருகின்றன. உயிர்கள் மற்றும் நிலைத்தன்மை போன்ற அதன் இயற்பியல் பண்புகளை குறைமதிப்பிற்கு உட்படுத்தாமல் ஒரு நானோ கம்பி அடிப்படையிலான புல உமிழ்வு துப்பாக்கியை எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியில் ஒருங்கிணைப்பது சவாலானது என கண்டறியப்பட்டுள்ளது. இந்த காரணத்திற்காக, வணிக ரீதியாக கிடைக்கும் கள உமிழ்வு துப்பாக்கிகள் இன்னும் அரை நூற்றாண்டுக்கு முன்னர் உருவாக்கப்பட்ட டங்ஸ்டன் ஊசிகளுடன் பொருத்தப்பட்டுள்ளன.

இந்த NIMS-JEOL ஆராய்ச்சிக் குழு, (1) LaB₆-இன் உயர்-தூய்மை, ஒற்றை-படிக நானோகம்பிகளை வேதியியல் ரீதியாக ஒருங்கிணைத்து வளர்ப்பதற்கான நுட்பங்களை உருவாக்கியது. இது ஒரு சிறந்த எலக்ட்ரான்-உமிழும் சூடான எதிர்மின் வாய் பொருள் என்று அறியப்படுகிறது, (2) திறமையான திறன் கொண்ட எலக்ட்ரான்களை உமிழும் மற்றும் எலக்ட்ரான் மூல பொறிமுறையை வடிவமைத்தது. (3) ஒரு நானோ கம்பியை பிரித்தெடுக்க மற்றும் அதை ஒரு உகந்த எலக்ட்ரான் மூல அமைப்பில் ஒருங்கிணைக்க நுட்பங்கள் உருவாக்கப்பட்டள்ளன.

LaB₆ நானோ கம்பி அடிப்படையிலான எலக்ட்ரான் மூலமானது பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது: ஒப்பீட்டளவில் மிதமான வெற்றிட நிலை தேவைகள், மிக அதிக தற்போதைய நிலைத்தன்மை, குறைந்த பிரித்தெடுத்தல் மின்னழுத்தம், குறுகிய எலக்ட்ரான் கற்றை ஆற்றல் விநியோக அகலம் மற்றும் அதிக பிரகாசம் ஆகிய பண்புகளை கொண்டுள்ளது. இந்த எலக்ட்ரான் மூலமானது அடுத்த தலைமுறை புல உமிழ்வு எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிகளை அதிக இடஞ்சார்ந்த மற்றும் ஆற்றல் தெளிவுத்திறன் கொண்ட குறைக்கடத்தி மற்றும் மருத்துவத் துறைகளில் மதிப்புமிக்க கருவிகளை உருவாக்குவதற்குப் பொருந்தும்.

இந்த ஆய்வு நேச்சர் நானோ டெக்னாலஜியில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது.

References:

• Zhao, J., Nughays, R., Bakr, O. M., & Mohammed, O. F. (2021). Access to Ultrafast Surface and Interface Carrier Dynamics Simultaneously in Space and Time. The Journal of Physical Chemistry C, 125(27), 14495-14516.
• Zhang, Z. (2015). Investigation of structural characteristics of III-V semiconductor nanowires grown by molecular beam epitaxy.
• Zhang, H. (2006). Synthesis, characterization and field emission properties of rare-earth hexaboride nanowires. The University of North Carolina at Chapel Hill.
• Song, Y., Li, J., & Ou-Yang, W. (2018). Thickness effect on field-emission properties of carbon nanotube composite cathode. IEEE Transactions on Electron Devices, 66(1), 716-721.