اقتصاد زمانه: محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر در پروژه‌ای به ساخت و بررسی خواص نانومکانیکی ذرات ساینده هسته/پوسته‌ای پرداختند که در فرآیند مسطح سازی مکانیکی-شیمیایی (CMP) کاربرد ویژه‌ای دارد و در داروسازی و زیست فناوری استفده می شود.

به گزارش دانشگاه صنعتی امیرکبیر، حمید اکبری معیر دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «ساخت و بررسی خواص نانومکانیکی ذرات ساینده هسته/پوسته مورد استفاده در فرآیند مسطح سازی مکانیکی-شیمیایی (CMP)» گفت: با توجه به خواص منحصر به فرد ذرات هسته/پوسته و اینکه می توان مزایای مختلفی را بطور همزمان در یک ساختار بدست آورد، این ساختارها در کاربردهای متنوعی از جمله کاتالیستی، سلول های خورشیدی، زیست فناوری و دارورسانی مورد توجه قرار گرفته اند.

دانش آموخته امیرکبیر افزود: این ساختارها هم از لحاظ علمی و هم از لحاظ فناوری جذاب هستند؛ چون خواص آنها با خواص هسته و پوسته متفاوت است و با انتخاب مناسب اجزاء می توان مزایای مختلفی را در یک ساختار تجمیع کرد.

وی گفت: با توجه به خواص مکانیکی منحصر به فرد ذرات هسته/پوسته متشکل از هسته پلیمری و پوسته سرامیکی، استفاده از آنها به عنوان ساینده در فرآیند مسطح سازی مکانیکی-شیمیایی (CMP) باعث کاهش نقاط تمرکز تنش روی سطح و در نتیجه کاهش عیوب سطحی ویفر می شود.

اکبری معیر همچنین تاکید کرد: به منظور دستیابی به کارایی بالا در میکروپردازنده ها و ادوات جدید ذخیره سازی اطلاعات، مسطح سازی سطوح یکی از مهمترین مراحل فرآوری نیمه هادی ها است. با توجه به کاهش ابعاد ادوات الکترونیکی، علاوه بر مسطح بودن سطوح، صیقلی بودن و بدون عیب بودن آن ها نیز بسیار حائز اهمیت است. فرآیند CMP فرآیندی است که همزمان بطور شیمیایی و مکانیکی از سطح باربرداری می کند و سطح نهایی مسطح و صیقلی شکلی بدست می آید.

وی با بیان اینکه یکی از پارامترهای موثر در این فرآیند ذرات ساینده است، گفت: بطور متداول از ذرات سرامیکی برای این منظور استفاده می شود، ولی ذرات هسته/پوسته کارایی بهتری نسبت به این ذرات دارند.

اکبری معیر ادامه داد: وجود هسته آلی در این ساختار به قابلیت تراکم پذیری تحت نیروی اعمالی منجر می شود که به اثر بالشی معروف است. هسته پلیمری به دلیل انعطاف پذیری بیشتر، در اثر اعمال نیروی خارجی به راحتی تغییر شکل الاستیک پیدا کرده و شکل خود را با پستی و بلندی های سطحی منطبق می‌کند، در نتیجه نقاط تمرکز تنش کمتر شده و امکان ایجاد عیوب سطحی کاهش می یابد.

وی درباره روند کار گفت: ابتدا ذرات پلی استایرن به روش پلیمریزاسیون امولسیونی بدون صابون و در ادامه ذرات هسته/پوسته متشکل از ذرات پلی استایرن به عنوان هسته و لایه سیلیکا به عنوان پوسته بر پایه روش اشتوبر سنتز شد و در بخش دوم خواص نانومکانیکی ذرات مورد بررسی قرار گرفت.

این محقق افزود: در بخش سوم با انجام شبیه‌سازی به روش دینامیک مولکولی، نانوذرات تحت بارگذاری قرار گرفته و رفتار مکانیکی آنها مطالعه شد.

وی درباره نتایج این پروژه گفت: با توجه به اینکه این پژوهش با استفاده از دستگاه میکروسکپ نیروی اتمی (AFM) ساخت یک شرکت دانش بنیان انجام شد، چالش هایی در مرحله اندازه گیری و محاسبه خواص نانومکانیکی وجود داشت که ایده هایی به منظور کاربری راحت تر و سریعتر دستگاه در این حالت کاری پیشنهاد شد.

اکبری معیر خاطر نشان کرد: کاربرد این ذرات در صنایع نیمه هادی است که در این راستا صحبت هایی با صنایع مرتبط انجام شده است. همچنین ارتقای مدل های آتی AFM ساخت شرکت آراپژوهش در برنامه کاری شرکت قرار گرفته است.

استاد راهنمای این پروژه مالک نادری عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بوده است.

فرآیند CMP (باربرداری به صورت شیمیایی و فیزیکی از روی سطوح) سطح نهایی را مسطح و صیقلی شکل می کند که محققان امیر کبیر به این علم دست پیدا کرده اند. علاوه بر مسطح بودن سطوح، صیقلی بودن و بدون عیب بودن آن ها نیز بسیار حائز اهمیت است.