נושא הפרוייקט
מספר פרוייקט
מחלקה
שמות סטודנטים
אימייל
שמות מנחים
יצירת מבנים ננומטרים של מטא-חומרים אלסטיים
Creating nanoscale structures of elastic metamaterials
תקציר בעיברית
פרויקט מהנדס זה סובב סביב יצירה, אפיון וחקירה של מבנים ננומטרים של מטא-חומרים אלסטיים. בתחילה, יוצרו דגמים המורכבים מעמודי סיליקון מחזוריים, בגובה של 2 מיקרון כך שהמטרה הייתה לייצר מטא-חומר אלסטי של polydimethylsiloxane (PDMS) (על ידי יציקתו על דגמי הסיליקון, וכתוצאה מכך התקבלו חורים מחזוריים המוטבעים בחומר ה-PDMS. הדגם עבר אפיון יסודי באמצעות Scanning electron microscope ( SEM ) ו Atomic force microscopy . (AFM)תהליך אפיון זה אפשר את קביעת ממדי החורים, ניתוח של דפוסים מחזוריים ועומק החורים . לאחר מכן, נוצר דגם נפרד עם עמודות בגובה 10 מיקרון וזאת כדי לדמות חומר דו ממדי. דגם זה עבר גם אפיון באמצעות SEM ו-AFM, בעקבות אותם פרוטוקולים כמו דגם ה-2 מיקרון. במהלך הפרויקט הומצא התקן לחיצה ביתי, תוך שימוש במדפסת תלת ממד. הדגמים עברו ניסויי דפורמציה מבוקרים בAFM באמצעות מכשיר זה. המטרה הייתה לקבוע את התנאים המדויקים שבהם מתרחשת קריסה(buckling) ולזהות את המעוות הקריטי לקריסה. התרחשות של buckling בהיפותזה מובילה להיווצרות פסי אנרגיה שטוחים בתוך החומרים. לפסי האנרגיה הללו יש תכונות אקזוטיות מיוחדות, שכן הן "מארחות" מצבים קורלטיביים ומספקות פלטפורמה להופעתם של פאזות חדשות, כולל מוליכות-על. על ידי חקירה מקיפה של המצבים הקורלטיביים בפסים השטוחים הנגרמות על ידי קריסה במטא-חומרים אלסטיים אלה, ניתן יהיה לפתח מבנים ננומטרים חדשים עם תופעות חדשות ולהשיג הבנה מעמיקה יותר של הפיזיקה הבסיסית השולטת במערכות אלו.
תקציר באנגלית
This engineering project revolves around the creation, characterization and investigation of nanoscale structures of elastic metamaterials. Initially, samples were made consisting of periodic silicon nanopillars, 2 microns in height so that the goal was to produce an elastic metamaterial of polydimethylsiloxane (PDMS) by casting it on the silicon nanopillars, resulting in periodic holes embedded in the PDMS material. The PDMS were thoroughly characterized using Scanning electron microscope (SEM) and Atomic force microscopy (AFM). This characterization process allowed the determination of the dimensions of the holes, the analysis of periodic patterns and the depth of the holes. After that, a separate sample was created with 10 microns pillars height to simulate a 2D metamaterial. This PDMS was also characterized using SEM and AFM, following the same protocols as the 2-micron sample. During the project, a home-built compressing device was fabricated, using a 3D printer. The samples underwent controlled deformation experiments inside an AFM using this device. The goal was to determine the exact conditions under which buckling occurs and to identify the critical strain for buckling. The occurrence of buckling in the hypothesis led to the formation of flat energy bands within the materials. These energy bands have exotic attributes, as they host correlative states and provide a platform for the emergence of new phases, including superconductivity. By comprehensively investigating the correlative states of flat energy bands in these elastic metamaterials, it will be possible to develop new nanoscale structures with new phenomena and gain a deeper understanding of the fundamental physics governing these systems.