نانوموقعیت دهی[1]، فناوری کنترل موقعیت مکانی اجسام، بادقتی از مرتبه نانومتری است. امروزه این فناوری به عنوان یکی از ارکان پژوهش و تولید در ابعاد میکرو و نانو، به کمک پژوهشگران آمده و تولید بسیاری از محصولات پیشرفته و انجام بسیاری از پژوهش های دور از تصور را ممکن کرده است. برای دستیابی به دقت نانومتری باید به دامنه حرکت حداقل چند ده میکرون دست یافت و برای مشکلاتی مانند: لقی[2]، چسبندگی، اصطکاک، نویزهای ارتعاشی محیط و نویزهای الکترومغناطیسی غلبه کرد. تا به امروز سيستمهاي مکانيکي مختلفي جهت نانوموقعيتدهي معرفي شدهاند. سيستمهاي مکانيکي رايج بسياري نظير تمسه، زنجير، شانه و چرخدنده ، پيچ و جکهاي هيدروليکي و نيوماتيکي وجود دارند که براي موقعيتدهي در مقياسهاي بزرگ طراحي شده اند. با استفاده از اين سيستمها انجام حرکت در مسافتي تا چندين متر و با دقتي تا چند صدم ميليمتر امکانپذير است. اما براي دستيابي به دقتي از مرتبه نانومتر ميبايست روي کورس کاري کوچکتري در حدود صد ميکرومتر متمرکز شد.
سکوهای پیزوالکتریک ، جابجاگرهای خطی یا زاویه ای هستند که بصورت مکانیکی و در محور های مختلف حرکت می کنند. با بکارگیری عملگرهای چندلایه پیزوالکتریک در یک مکانیزم منعطف این جابجاگرها قابلیت جابجایی با دقت نانو متری را دارا می باشند. کورس حرکت جابجاگر های پیزوالکتریک عموما بین 10 تا 200 میکرومتر است. و اگر چه این تکنولوژی محدودیتی در دقت حرکتی ندارند رزولوشن حرکت آنها بعضا به زیر نانومتر میرسد اما معمولا بین 5 تا 30 نانومتر است.
انواع جابجاگرهای پیزو الکتریک
این سکوها حرکتی خطی دارند و در محور های حرکتی X ، Yو Z یا ترکیبی از آنها می باشند که هریک کاربرد خاص خود را دارند برای مثال از سکوهای X-Y در اپتیک، میکروسکوپ روبشی و ماشین کاری دقیق استفاده میشود و از سکوی Z برای جابجایی لنز میکروسکوپ های نوری برای فوکوس دقیق استفاده می شود.
-
جابجاگر پیزوالکتریک زاویه ای
این عملگرها کاربردهای وسیعی در اپتیک و فوتونیک دارند.تنظیم دقیق اداوت اپتیکی و لنزها و جبران سازی و تعقیب اشعه لیزر با اتصال آینه به این عملگر ها از کاربردهای مهم این سکوها می باشد.
صنعت ساخت در مقياس نانو و ليتوگرافي از اولين دروازه هاي ورود فناوري موقعيتدهي با دقت نانو به عرصه کاربرد محسوب ميشوند. سکو هاي موقعيتدهي دقيق امکان ايجاد خطوطي با عرض چند ده نانومتر را فراهم کرده اند. استفاده عمده ديگر اين سيستمها در صنايع نيمه رسانا براي توليد ترانزيستورها است. اما امروزه اين فناوري زمينه توسعه و پيشرفت در حوزه هاي کاربرد جديدي را ممکن ساخته است. از جمل هي اين زمينه ها ميتوان به موارد زير اشاره کرد:
- ماشينکاريهاي بسيار دقيق
- ميکروسکوپهاي روبشی
- عملياتهاي درون سلولي
- انجام تغییرات در ژن
- صنايع اپتيک و دوربينهاي تصويربرداري
- ليزر و مترولوژي
- نصب و اتصال فيبرهاي نوري
[1] Nanopositioning
[2] Backlash