ឡាស៊ែរណាណូ គឺជាប្រភេទឧបករណ៍មីក្រូ និងណាណូ ដែលផលិតឡើងពីសម្ភារៈណាណូដូចជាខ្សែណាណូជាឧបករណ៍រំញ័រ ហើយអាចបញ្ចេញឡាស៊ែរក្រោមការរំញោចដោយពន្លឺ ឬការរំញោចអគ្គិសនី។ ទំហំនៃឡាស៊ែរនេះច្រើនតែមានត្រឹមតែរាប់រយមីក្រូ ឬរាប់សិបមីក្រូប៉ុណ្ណោះ ហើយអង្កត់ផ្ចិតគឺរហូតដល់លំដាប់ណាណូម៉ែត្រ ដែលជាផ្នែកសំខាន់មួយនៃការបង្ហាញខ្សែភាពយន្តស្តើងនាពេលអនាគត អុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា និងវិស័យផ្សេងៗទៀត។
ចំណាត់ថ្នាក់នៃណាណូឡាស៊ែរ៖
១. ឡាស៊ែរខ្សែណាណូ
នៅឆ្នាំ ២០០១ ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវនៅសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ា ប៊ើកលី នៅសហរដ្ឋអាមេរិក បានបង្កើតឡាស៊ែរតូចបំផុតរបស់ពិភពលោក - ណាណូឡាស៊ើរ - នៅលើខ្សែណាណូអុបទិកដែលមានប្រវែងត្រឹមតែមួយពាន់ភាគនៃប្រវែងសក់មនុស្សប៉ុណ្ណោះ។ ឡាស៊ែរនេះមិនត្រឹមតែបញ្ចេញឡាស៊ែរអ៊ុលត្រាវីយូឡេប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងអាចត្រូវបានលៃតម្រូវដើម្បីបញ្ចេញឡាស៊ែរចាប់ពីពណ៌ខៀវរហូតដល់អ៊ុលត្រាវីយូឡេជ្រៅផងដែរ។ ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើបច្ចេកទេសស្តង់ដារមួយហៅថា ការតំរង់ទិសអេពីភីតាស្យុង ដើម្បីបង្កើតឡាស៊ែរពីគ្រីស្តាល់អុកស៊ីដស័ង្កសីសុទ្ធ។ ដំបូងពួកគេបាន "ដាំដុះ" ខ្សែណាណូ ពោលគឺបង្កើតឡើងនៅលើស្រទាប់មាសដែលមានអង្កត់ផ្ចិតពី ២០ ណាណូ ទៅ ១៥០ ណាណូ និងខ្សែស័ង្កសីអុកស៊ីដសុទ្ធប្រវែង ១០,០០០ ណាណូ។ បន្ទាប់មក នៅពេលដែលក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវបានធ្វើឱ្យគ្រីស្តាល់អុកស៊ីដស័ង្កសីសុទ្ធនៅក្នុងខ្សែណាណូសកម្មជាមួយឡាស៊ែរមួយទៀតនៅក្រោមផ្ទះកញ្ចក់ គ្រីស្តាល់អុកស៊ីដស័ង្កសីសុទ្ធបានបញ្ចេញឡាស៊ែរដែលមានរលកពន្លឺត្រឹមតែ ១៧ ណាណូប៉ុណ្ណោះ។ ណាណូឡាស៊ើរបែបនេះអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់អត្តសញ្ញាណសារធាតុគីមី និងបង្កើនសមត្ថភាពផ្ទុកព័ត៌មាននៃថាសកុំព្យូទ័រ និងកុំព្យូទ័រហ្វូតូនិក។
២. ឡាស៊ែរណាណូអ៊ុលត្រាវីយូឡេ
បន្ទាប់ពីការមកដល់នៃមីក្រូឡាស៊ែរ មីក្រូឌីស មីក្រូរីង ឡាស៊ែរ និងឡាស៊ែរកង់ទិចអាវ៉ាឡង់ស៍ អ្នកគីមីវិទ្យា Yang Peidong និងសហការីរបស់គាត់នៅសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ា ប៊ើកលី បានបង្កើតណាណូឡាស៊ែរសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។ ណាណូឡាស៊ែរស័ង្កសីអុកស៊ីដនេះអាចបញ្ចេញឡាស៊ែរដែលមានទទឹងបន្ទាត់តិចជាង 0.3 nm និងរលកពន្លឺ 385 nm ក្រោមការរំញោចពន្លឺ ដែលត្រូវបានចាត់ទុកថាជាឡាស៊ែរតូចបំផុតនៅលើពិភពលោក និងជាឧបករណ៍ជាក់ស្តែងដំបូងគេមួយដែលផលិតដោយប្រើបច្ចេកវិទ្យាណាណូ។ នៅដំណាក់កាលដំបូងនៃការអភិវឌ្ឍន៍ អ្នកស្រាវជ្រាវបានព្យាករណ៍ថា ណាណូឡាស៊ែរ ZnO នេះងាយស្រួលផលិត ពន្លឺខ្ពស់ ទំហំតូច និងដំណើរការស្មើនឹង ឬល្អជាងឡាស៊ែរពណ៌ខៀវ GaN។ ដោយសារតែសមត្ថភាពក្នុងការបង្កើតអារេខ្សែណាណូដង់ស៊ីតេខ្ពស់ ណាណូឡាស៊ែរ ZnO អាចចូលទៅក្នុងកម្មវិធីជាច្រើនដែលមិនអាចធ្វើទៅបានជាមួយឧបករណ៍ GaAs សព្វថ្ងៃនេះ។ ដើម្បីដាំដុះឡាស៊ែរបែបនេះ ខ្សែណាណូ ZnO ត្រូវបានសំយោគដោយវិធីសាស្ត្រដឹកជញ្ជូនឧស្ម័ន ដែលជំរុញការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ epitaxial។ ដំបូង ស្រទាប់ត្បូងកណ្តៀងត្រូវបានស្រោបដោយស្រទាប់ខ្សែភាពយន្តមាសក្រាស់ 1 nm~3.5 nm រួចដាក់វាលើទូកអាលុយមីញ៉ូម សម្ភារៈ និងស្រទាប់ខាងក្រោមត្រូវបានកំដៅដល់ 880°C ~905°C ក្នុងលំហូរអាម៉ូញាក់ ដើម្បីផលិតចំហាយស័ង្កសី ហើយបន្ទាប់មកចំហាយស័ង្កសីត្រូវបានដឹកជញ្ជូនទៅស្រទាប់ខាងក្រោម។ ខ្សែណាណូទំហំ 2μm~10μm ដែលមានផ្ទៃកាត់ឆកោន ត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងដំណើរការលូតលាស់រយៈពេល 2 នាទី~10 នាទី។ ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវបានរកឃើញថា ខ្សែណាណូ ZnO បង្កើតជាប្រហោងឡាស៊ែរធម្មជាតិដែលមានអង្កត់ផ្ចិត 20nm ដល់ 150nm ហើយភាគច្រើន (95%) នៃអង្កត់ផ្ចិតរបស់វាគឺ 70nm ដល់ 100nm។ ដើម្បីសិក្សាពីការបញ្ចេញពន្លឺដែលជំរុញដោយខ្សែណាណូ ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវបានបូមគំរូដោយអុបទិកនៅក្នុងផ្ទះកញ្ចក់ដែលមានទិន្នផលអាម៉ូនិកទីបួននៃឡាស៊ែរ Nd:YAG (រលកពន្លឺ 266nm ទទឹងជីពចរ 3ns)។ ក្នុងអំឡុងពេលវិវត្តន៍នៃវិសាលគមបញ្ចេញពន្លឺ ពន្លឺត្រូវបានបន្ថយដោយការកើនឡើងនៃថាមពលបូម។ នៅពេលដែលការបញ្ចេញពន្លឺលើសពីកម្រិតនៃខ្សែណាណូ ZnO (ប្រហែល 40kW/cm2) ចំណុចខ្ពស់បំផុតនឹងលេចឡើងនៅក្នុងវិសាលគមនៃការបញ្ចេញពន្លឺ។ ទទឹងបន្ទាត់នៃចំណុចខ្ពស់បំផុតទាំងនេះគឺតិចជាង 0.3 nm ដែលតិចជាង 1/50 នៃទទឹងបន្ទាត់ពីកំពូលនៃការបញ្ចេញពន្លឺខាងក្រោមកម្រិត។ ទទឹងបន្ទាត់តូចចង្អៀតទាំងនេះ និងការកើនឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃអាំងតង់ស៊ីតេនៃការបញ្ចេញពន្លឺ បាននាំឱ្យអ្នកស្រាវជ្រាវសន្និដ្ឋានថា ការបញ្ចេញពន្លឺដែលជំរុញពិតជាកើតឡើងនៅក្នុងខ្សែណាណូទាំងនេះ។ ដូច្នេះ អារេខ្សែណាណូនេះអាចដើរតួជាឧបករណ៍រំញ័រធម្មជាតិ ហើយដូច្នេះក្លាយជាប្រភពឡាស៊ែរខ្នាតតូចដ៏ល្អ។ អ្នកស្រាវជ្រាវជឿថា ឡាស៊ែរណាណូរលកខ្លីនេះអាចត្រូវបានប្រើនៅក្នុងវិស័យកុំព្យូទ័រអុបទិក ការផ្ទុកព័ត៌មាន និងឧបករណ៍វិភាគណាណូ។
៣. ឡាស៊ែរអណ្តូងកង់ទិច
មុន និងក្រោយឆ្នាំ ២០១០ ទទឹងបន្ទាត់ដែលឆ្លាក់លើបន្ទះឈីបស៊ីមីកុងដុកទ័រនឹងឈានដល់ ១០០ ណាណូម៉ែត្រ ឬតិចជាងនេះ ហើយនឹងមានអេឡិចត្រុងតែប៉ុន្មានប៉ុណ្ណោះដែលធ្វើចលនានៅក្នុងសៀគ្វី ហើយការកើនឡើង និងថយចុះនៃអេឡិចត្រុងនឹងមានឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងទៅលើប្រតិបត្តិការនៃសៀគ្វី។ ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហានេះ ឡាស៊ែរអណ្តូងកង់ទិចត្រូវបានបង្កើតឡើង។ នៅក្នុងមេកានិចកង់ទិច វាលសក្តានុពលដែលរឹតត្បិតចលនារបស់អេឡិចត្រុង និងវាស់បរិមាណរបស់វាត្រូវបានគេហៅថា អណ្តូងកង់ទិច។ ការរឹតត្បិតកង់ទិចនេះត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតកម្រិតថាមពលកង់ទិចនៅក្នុងស្រទាប់សកម្មនៃឡាស៊ែរស៊ីមីកុងដុកទ័រ ដូច្នេះការផ្លាស់ប្តូរអេឡិចត្រូនិចរវាងកម្រិតថាមពលគ្របដណ្ដប់លើវិទ្យុសកម្មរំភើបនៃឡាស៊ែរ ដែលជាឡាស៊ែរអណ្តូងកង់ទិច។ មានឡាស៊ែរអណ្តូងកង់ទិចពីរប្រភេទ៖ ឡាស៊ែរបន្ទាត់កង់ទិច និងឡាស៊ែរចំណុចកង់ទិច។
① ឡាស៊ែរបន្ទាត់កង់ទិច
អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានបង្កើតឡាស៊ែរខ្សែរកង់ទិចដែលមានថាមពលខ្លាំងជាងឡាស៊ែរប្រពៃណីដល់ទៅ 1,000 ដង ដោយបានបោះជំហានដ៏ធំមួយឆ្ពោះទៅរកការបង្កើតកុំព្យូទ័រ និងឧបករណ៍ទំនាក់ទំនងលឿនជាងមុន។ ឡាស៊ែរនេះ ដែលអាចបង្កើនល្បឿននៃអូឌីយ៉ូ វីដេអូ អ៊ីនធឺណិត និងទម្រង់ទំនាក់ទំនងផ្សេងទៀតលើបណ្តាញខ្សែកាបអុបទិក ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៅសាកលវិទ្យាល័យ Yale, Lucent Technologies Bell LABS ក្នុងរដ្ឋ New Jersey និងវិទ្យាស្ថានរូបវិទ្យា Max Planck ក្នុងទីក្រុង Dresden ប្រទេសអាល្លឺម៉ង់។ ឡាស៊ែរដែលមានថាមពលខ្ពស់ទាំងនេះនឹងកាត់បន្ថយតម្រូវការសម្រាប់ឧបករណ៍បញ្ជូនបន្តដែលមានតម្លៃថ្លៃ ដែលត្រូវបានដំឡើងរៀងរាល់ 80 គីឡូម៉ែត្រ (50 ម៉ាយ) តាមបណ្តោយខ្សែទំនាក់ទំនង ដោយបង្កើតជីពចរឡាស៊ែរដែលមានអាំងតង់ស៊ីតេតិចជាងមុននៅពេលដែលពួកវាធ្វើដំណើរឆ្លងកាត់ខ្សែកាបអុបទិក (ឧបករណ៍បញ្ជូនបន្ត)។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១៥ ខែមិថុនា ឆ្នាំ ២០២៣