استفاده از نانوکامپوزيت در بهبود سيستمهاي ميکروالکترومکانيکي
دانشمندان تايواني دريافتند که استفاده از ميکرولرزانک‌هاي ساخته شده از کامپوزيت‌هاي پليمري نانولوله کربني براي تحريک، سيستمهاي ميکروالکترومکانيکي موجب بهبود قابل توجه عملکرد آنها مي‌شود.
اين محققان راه ساده اي براي تحريک موادي که به دليل داشتن ضريب کيفيت پائين نوسانات ناخواسته را به سرعت خنثي مي‌کنند، يافته اند.
کامپوزيت‌هاي نانولوله کربني سبک و بسيار انعطاف پذيربوده و با انرژي بسيار کمي، قادرند تحريک الکتروگرمايي سريعي ايجاد کنند. با حرکت اين محرک دو حالت مختلف صفر و يک يا خاموش/روشن ايجاد مي‌شود که کاربردهاي زيادي در ارتباطات و نمايشگرها دارد.
درابزاري که اين محققان ساخته‌اند ولتاژ لازم براي جابجا نمودن اين دسته‌ها به مقدار 560 ميکرو متر، تنها 50 ولت است که اين مقدار در مقايسه با ميکرولرزانک‌هاي موجود (که براي انجام جابجايي مشابه به حداقل 500 ولت نياز دارند) بسيار پائين مي‌باشد. به باور محققان تقويت ميدان ايجاد شده به‌وسيلة نانولوله‌هاي کربني عامل اين ولتاژ پائين است.
در مرحله بعد اين محققان به خواص ميرايي محرک پرداختند. تصاوير بدست آمده حاکي از آن است که نانولوله‌هاي هم راستا به صورت ساختارهاي شبه فلزي در مي‌آيند و با جذب انرژي به کاهش نوسانات پرتو کمک مي‌کند.
آنها براي ساخت ماده کامپوزيتي خود، ابتدا، نانولوله‌هاي کربني چند جداره را روي ماده پايه پلي سيليکوني آهن دار رشد داده و سپس آن را در معرض بخار پليمر قرار دادند. اين محرک‌هاي پليمري نانولوله کربني، با حذف پلي سيليکون زيرين به‌وسيلة فاز بخارXeF2 شکل مي‌گيرند.
گفتني است که گزارشي از اين تحقيق در نشريه Nanotechnology منتشر شده است.
[External Link Removed for Guests]
نانو تکنولوژي
مدیر انجمن: شوراي نظارت
-
- پست: 2371
- تاریخ عضویت: شنبه ۲۴ فروردین ۱۳۸۷, ۱۱:۰۳ ب.ظ
- سپاس‌های ارسالی: 6261 بار
- سپاس‌های دریافتی: 11083 بار
استفاده ازنانوسيم‌هاي مسي در توليد نمايشگرهاي با عمر طولاني
محققان دانشگاه ايلينويز روش جديدي براي رشد نانوسيم‌هاي مسي توسعه داده‌اند که در دماي پايين کار کرده و از کاتاليزور بهره نمي‌برند. نانوسيم‌هاي مسي مي‌توانند به عنوان اتصالات در ساخت ابزارهاي الکترونيکي و همچنين به عنوان نشرکننده‌هاي الکتروني در نمايشگرهاي شبه‌تلويزيون مسطح نازک که نمايشگرهاي نشر زمينه ناميده مي‌شوند، مورد استفاده قرار بگيرند. کيکون کيم استاد مهندسي برق و رايانه مي‌گويد: «ما مي‌توانيم جنگلي از نانوسيم‌هاي مستقل ايستاده با قطر و طول کنترل شده را که مناسب استفاده در ابزارهاي الکترونيکي هستند، توليد نماييم».
هيونگ سو چوئي استاد پژوهشي در آزمايشگاه ميکرو و نانوفناوري و در دانشکده مهندسي برق و رايانه مي‌گويد: «نانوسيم‌هاي مسي روي محدوده وسيعي از بسترها شامل شيشه، فلز، و پلاستيک به وسيله روش رسوب‌دهي شيميايي بخار توليد مي شوند. روشي که ما ابداع نموده و آن را به صورت يک اختراع ثبت کرده‌ايم، با پروتکل‌هاي فراوري سيليکون امرزوي سازگار مي‌باشد».
اين محققان نتايج کار خود را در مقاله‌اي که براي انتشار در مجله Advanced Materials پذيرفته شده است، توضيح داده‌اند.
معمولاًً نانوسيم‌هايي با قطر 70 تا 250 نانومتر بدون نياز به استفاده از دانه‌هاي کاتاليزور در دماي 200 تا 300 درجه سيلسيوس روي بستر سيليکوني رشد داده مي‌شوند. اندزاه نانوسيم‌ها توسط شرايط فرايند همانند بستر، دماي بستر، زمان رسوب‌دهي و سرعت تزريق مواد اوليه کنترل مي‌شود. با استفاده از اين روش نانوسيم‌هاي پنج‌وجهي ستوني با نوک پنج‌وجهي توليد مي‌شوند که براي نشر الکترون مناسب هستند.
محققان براي اثبات کارايي اين روش ابتدا آرايه‌اي از نانوسيم‌هاي مسي را روي يک بستر سيليکوني الگودهي شده رشد دادند. سپس با استفاده از خوشه‌هايي از اين آرايه، يک نمايشگر نشر زمينه را ساختند.
در يک نمايشگر نشر زمينه، الکترون‌هاي منتشر شده از نوک نانوسيم به يک روکش فسفري برخورد نموده و ايجاد تصوير مي‌کنند. چون محققان از خوشه‌اي از نانوسيم‌ها براي هر پيکسل استفاده کردند، کار نکردن تعدادي از اين نانوسيم‌ها کل ابزار را خراب نمي‌کند.
کيم مي‌گويد: «ويژگي‌هاي نشر الکترون نانوسيم‌هاي مسي که ما در نمايشگر ساخته شده استفاده کرديم، بسيار خوب بود. نتايج تجربي ما نشان مي‌دهند که نانوسيم‌هاي خوشه‌اي مي‌توانند در توليد نمايشگرهاي نشر زمينه با عمر طولاني مورد استفاده قرار بگيرند».
اين محققان علاوه بر کار روي نمايشگرهاي انعطاف‌پذير ساخته شده از نانوسيم‌هاي مسي رشديافته روي پلاستيک قابل خم‌شدن، روي نانوسيم‌هاي نقره‌اي نيز کار مي‌کنند.
[External Link Removed for Guests]
محققان دانشگاه ايلينويز روش جديدي براي رشد نانوسيم‌هاي مسي توسعه داده‌اند که در دماي پايين کار کرده و از کاتاليزور بهره نمي‌برند. نانوسيم‌هاي مسي مي‌توانند به عنوان اتصالات در ساخت ابزارهاي الکترونيکي و همچنين به عنوان نشرکننده‌هاي الکتروني در نمايشگرهاي شبه‌تلويزيون مسطح نازک که نمايشگرهاي نشر زمينه ناميده مي‌شوند، مورد استفاده قرار بگيرند. کيکون کيم استاد مهندسي برق و رايانه مي‌گويد: «ما مي‌توانيم جنگلي از نانوسيم‌هاي مستقل ايستاده با قطر و طول کنترل شده را که مناسب استفاده در ابزارهاي الکترونيکي هستند، توليد نماييم».
هيونگ سو چوئي استاد پژوهشي در آزمايشگاه ميکرو و نانوفناوري و در دانشکده مهندسي برق و رايانه مي‌گويد: «نانوسيم‌هاي مسي روي محدوده وسيعي از بسترها شامل شيشه، فلز، و پلاستيک به وسيله روش رسوب‌دهي شيميايي بخار توليد مي شوند. روشي که ما ابداع نموده و آن را به صورت يک اختراع ثبت کرده‌ايم، با پروتکل‌هاي فراوري سيليکون امرزوي سازگار مي‌باشد».
اين محققان نتايج کار خود را در مقاله‌اي که براي انتشار در مجله Advanced Materials پذيرفته شده است، توضيح داده‌اند.
معمولاًً نانوسيم‌هايي با قطر 70 تا 250 نانومتر بدون نياز به استفاده از دانه‌هاي کاتاليزور در دماي 200 تا 300 درجه سيلسيوس روي بستر سيليکوني رشد داده مي‌شوند. اندزاه نانوسيم‌ها توسط شرايط فرايند همانند بستر، دماي بستر، زمان رسوب‌دهي و سرعت تزريق مواد اوليه کنترل مي‌شود. با استفاده از اين روش نانوسيم‌هاي پنج‌وجهي ستوني با نوک پنج‌وجهي توليد مي‌شوند که براي نشر الکترون مناسب هستند.
محققان براي اثبات کارايي اين روش ابتدا آرايه‌اي از نانوسيم‌هاي مسي را روي يک بستر سيليکوني الگودهي شده رشد دادند. سپس با استفاده از خوشه‌هايي از اين آرايه، يک نمايشگر نشر زمينه را ساختند.
در يک نمايشگر نشر زمينه، الکترون‌هاي منتشر شده از نوک نانوسيم به يک روکش فسفري برخورد نموده و ايجاد تصوير مي‌کنند. چون محققان از خوشه‌اي از نانوسيم‌ها براي هر پيکسل استفاده کردند، کار نکردن تعدادي از اين نانوسيم‌ها کل ابزار را خراب نمي‌کند.
کيم مي‌گويد: «ويژگي‌هاي نشر الکترون نانوسيم‌هاي مسي که ما در نمايشگر ساخته شده استفاده کرديم، بسيار خوب بود. نتايج تجربي ما نشان مي‌دهند که نانوسيم‌هاي خوشه‌اي مي‌توانند در توليد نمايشگرهاي نشر زمينه با عمر طولاني مورد استفاده قرار بگيرند».
اين محققان علاوه بر کار روي نمايشگرهاي انعطاف‌پذير ساخته شده از نانوسيم‌هاي مسي رشديافته روي پلاستيک قابل خم‌شدن، روي نانوسيم‌هاي نقره‌اي نيز کار مي‌کنند.
[External Link Removed for Guests]
-
- پست: 2371
- تاریخ عضویت: شنبه ۲۴ فروردین ۱۳۸۷, ۱۱:۰۳ ب.ظ
- سپاس‌های ارسالی: 6261 بار
- سپاس‌های دریافتی: 11083 بار
افزايش مقاومت در برابر خوردگي با نانولوله‌هاي کربني
محققان ژاپني با افزودن نانولوله‌هاي کربني تک‌ديواره به آلياژهاي منيزيم، توانستند خواص خوردگي آنها را به مقدار قابل ملاحظه‌اي بهبود بخشند. ويژگي‌هاي مکانيکي آنها نيز بهتر و باعث شده‌است که جايگزين پرآتيه‌اي براي آلياژهاي آلومينيومي و پلاستيک‌هاي مهندسي در بسياري از کاربردها باشند.
آلياژهاي منيزيمي به‌دليل سبکي وزن به‌طور مرسوم در ادوات اتومبيل، اسباب الکترونيکي و وسايل ورزشي مورد استفاده هستند؛ با اين حال، براي بهبود خواص خوردگي لازم است که اين آلياژها در حين فراوري پوشش داده شوند كه همين امر باعث محدود کردن کاربردهاي آنان مي‌شود.
ظاهراً مورينوبو اِندو از دانشگاه شينشو واقع در ناگانو به همراه همکارانش، راه حلي براي اين مشکل يافته‌اند. اين محققان دريافته‌اند که افزودن حدود 5 درصد وزني از نانولوله‌هاي کربني چند‌ديوارة کوتاه هم‌‌جهتِ بسيار منظم، مي‌تواند مقاومت خوردگي اين آلياژها را بهبود بخشد، همچنين علاوه بر اين نتيجه خيلي مهم، خواص مکانيکي نيز بهبود يافته‌اند(افزايش 25 درصد و 11 درصد به‌ترتيب در مدول کشساني و استحکام کششي).
[External Link Removed for Guests]
(تصاوير FE-SEM که نشان‌دهنده ريخت‌شناسي سطوح ترکيبات آلياژي منيزيم به ترتيب در حالت معمولي و حالتي که داراي 5% وزني از MWNT مي‌باشد. آلياژ معمولي منيزيم نسبت به آلياژ حاوي 5% وزني MWNT، داراي ترک‌هاي بيشتري مي‌باشد. همان طور که در تصوير سمت راست مشخص است، ما مي‌توانيم خاصيت MWNT را در حفظ لايه‌هاي اکسيدي مشاهده کنيم. )
اِندو و همکارانش با استفاده از روش ترکيب پودر– پودر و استفاده از فرايندهاي قالب‌گيري تحت فشار در خلأ، توانستند ترکيبات آلياژ منيزيمي حاوي نانولوله‌هاي کربني چندجداره را تهيه‌کنند. آنها با فرو بردن آلياژهاي مذکور به داخل آب شور و اندازه‌گيري جرم از دست‌رفته، موفق به تعيين خوردگي آنها شدند.
اين دانشمندان پي بردند که اين ترکيبات جديد بعد از حدود 20 ساعت قرار گرفتن در داخل حمام نمک هيچ جرمي را از دست نمي‌دهد، و اين در حالي است که آلياژهاي منيزيمي مرسوم حدود 13 درصد جرم خود را از دست مي‌دهند.
طبق اظهارات اين گروه، خواص خوردگي اين آلياژها به‌دليل شکل‌گيري لايه‌هاي اکسيدي پايدار در مرز دانه‌هاي منيزيم بهبود مي‌يابد. اندو گفت:«علاوه بر اين، با به‌كارگيري نانولوله‌ها در داخل آلياژ منيزيم، مي‌توان از جدا شدن لايه‌هاي اکسيدي جلوگيري كرد که اين عمل باعث کند شدن تشکيل لايه‌هاي اکسيدي بعدي مي‌شود.»
اندو افزود:«به نظر ما اين ترکيبات جديد، يکي از بهترين کانديداهاي ممکن براي ساخت مواد سبک وزن اتومبيل‌هاست و حتي عقيدة ما اين است که آنها مي‌توانند جايگزين آلياژهاي آلومينيومي و پلاستيک‌هاي مهندسي شوند که داراي کاربردهاي تجاري در وسايل کم وزن، محکم و بادوام هستند.» اين گروه هم‌اکنون مشغول توسعة روش‌هايي براي کنترل خواص الکتريکي و گرمايي اين آلياژها است.
اين محققان نتايج کار خود را در مجلة Applied Physics Letters منتشر کرده‌اند.
[External Link Removed for Guests]
محققان ژاپني با افزودن نانولوله‌هاي کربني تک‌ديواره به آلياژهاي منيزيم، توانستند خواص خوردگي آنها را به مقدار قابل ملاحظه‌اي بهبود بخشند. ويژگي‌هاي مکانيکي آنها نيز بهتر و باعث شده‌است که جايگزين پرآتيه‌اي براي آلياژهاي آلومينيومي و پلاستيک‌هاي مهندسي در بسياري از کاربردها باشند.
آلياژهاي منيزيمي به‌دليل سبکي وزن به‌طور مرسوم در ادوات اتومبيل، اسباب الکترونيکي و وسايل ورزشي مورد استفاده هستند؛ با اين حال، براي بهبود خواص خوردگي لازم است که اين آلياژها در حين فراوري پوشش داده شوند كه همين امر باعث محدود کردن کاربردهاي آنان مي‌شود.
ظاهراً مورينوبو اِندو از دانشگاه شينشو واقع در ناگانو به همراه همکارانش، راه حلي براي اين مشکل يافته‌اند. اين محققان دريافته‌اند که افزودن حدود 5 درصد وزني از نانولوله‌هاي کربني چند‌ديوارة کوتاه هم‌‌جهتِ بسيار منظم، مي‌تواند مقاومت خوردگي اين آلياژها را بهبود بخشد، همچنين علاوه بر اين نتيجه خيلي مهم، خواص مکانيکي نيز بهبود يافته‌اند(افزايش 25 درصد و 11 درصد به‌ترتيب در مدول کشساني و استحکام کششي).
[External Link Removed for Guests]
(تصاوير FE-SEM که نشان‌دهنده ريخت‌شناسي سطوح ترکيبات آلياژي منيزيم به ترتيب در حالت معمولي و حالتي که داراي 5% وزني از MWNT مي‌باشد. آلياژ معمولي منيزيم نسبت به آلياژ حاوي 5% وزني MWNT، داراي ترک‌هاي بيشتري مي‌باشد. همان طور که در تصوير سمت راست مشخص است، ما مي‌توانيم خاصيت MWNT را در حفظ لايه‌هاي اکسيدي مشاهده کنيم. )
اِندو و همکارانش با استفاده از روش ترکيب پودر– پودر و استفاده از فرايندهاي قالب‌گيري تحت فشار در خلأ، توانستند ترکيبات آلياژ منيزيمي حاوي نانولوله‌هاي کربني چندجداره را تهيه‌کنند. آنها با فرو بردن آلياژهاي مذکور به داخل آب شور و اندازه‌گيري جرم از دست‌رفته، موفق به تعيين خوردگي آنها شدند.
اين دانشمندان پي بردند که اين ترکيبات جديد بعد از حدود 20 ساعت قرار گرفتن در داخل حمام نمک هيچ جرمي را از دست نمي‌دهد، و اين در حالي است که آلياژهاي منيزيمي مرسوم حدود 13 درصد جرم خود را از دست مي‌دهند.
طبق اظهارات اين گروه، خواص خوردگي اين آلياژها به‌دليل شکل‌گيري لايه‌هاي اکسيدي پايدار در مرز دانه‌هاي منيزيم بهبود مي‌يابد. اندو گفت:«علاوه بر اين، با به‌كارگيري نانولوله‌ها در داخل آلياژ منيزيم، مي‌توان از جدا شدن لايه‌هاي اکسيدي جلوگيري كرد که اين عمل باعث کند شدن تشکيل لايه‌هاي اکسيدي بعدي مي‌شود.»
اندو افزود:«به نظر ما اين ترکيبات جديد، يکي از بهترين کانديداهاي ممکن براي ساخت مواد سبک وزن اتومبيل‌هاست و حتي عقيدة ما اين است که آنها مي‌توانند جايگزين آلياژهاي آلومينيومي و پلاستيک‌هاي مهندسي شوند که داراي کاربردهاي تجاري در وسايل کم وزن، محکم و بادوام هستند.» اين گروه هم‌اکنون مشغول توسعة روش‌هايي براي کنترل خواص الکتريکي و گرمايي اين آلياژها است.
اين محققان نتايج کار خود را در مجلة Applied Physics Letters منتشر کرده‌اند.
[External Link Removed for Guests]
-
- پست: 2371
- تاریخ عضویت: شنبه ۲۴ فروردین ۱۳۸۷, ۱۱:۰۳ ب.ظ
- سپاس‌های ارسالی: 6261 بار
- سپاس‌های دریافتی: 11083 بار
انتشار يکنواخت نانوذرات در الياف پليمري
محققان آمريکايي يک فرايند منفرد و پيوسته را توسعه داده‌اند که با استفاده از آن مي‌توان نانومواد جامد را به شکل کاملاً يکنواخت و کنترل شده (موقعيت فضايي) درون الياف الکتروريسيده قرار داد. اين روش هيبريدي از مزاياي فراوري اکستروژن دومارپيچي بهره برده و براي توسعه داربست‌هاي موثرتر براي توليد مجدد بافت به کار مي‌رود. کاربردهاي ديگر اين فرايند شامل ساخت حسگرها، ف_ * ل*_ ت ر، و حتي الياف هوشمند است.
ديلهان کاليون از موسسه فناوري استيونز آمريکا در مصاحبه با nanotechweb.org بيان داشت: «اين روش به ما اجازه مي‌دهد غلظت نانوذرات را در بخش‌هاي مختلف شبکه کنترل کنيم. در نتيجه مي‌توانيم گراديان‌هاي پيوسته‌اي توليد نماييم که امکان تقليد بهتر از ويژگي‌هاي بافت محلي را ايجاد مي‌کند».
اين فرايند امکان ترکيب نمودن افزودني‌هاي مختلفي را با درجه آزادي بالا فراهم مي‌آورد که به نوبه خود کنترل بيشتري را روي عملکردهايي همچون دارورساني ايجاد مي‌کند.
در قسمت مرکزي اين سيستم، دو مارپيچ قرار دارند که به صورت کامل باهم درگير بوده و باهم مي‌چرخند؛ اين مارپيچ‌ها به يک گردنده هيدروليک متصل مي‌باشند. اين مارپيچ‌ها داراي بلوک‌هاي به‌هم‌زني هستند که به صورت وارونه مرتب شده‌اند و براي شکستن توده‌هاي نانوذرات ايده‌ال مي‌باشند.
محققان براي ايجاد ساختار مشبک ابتدا يک پليمر زيست‌تخريب‌پذير و رساناي الکتريسيته را درون اکسترودر وارد کردند. در اين مرحله ماده مورد نظر با غلظت‌هاي مختلفي از نانوذرات و ساير اجزا به شکلي کنترل شده مورد استفاده قرار مي‌گيرد؛ سپس فرايند به نحوي ادامه مي‌يابد که نانوذرات منتشر شده و سپس از يک قالب نخ‌ريسي به بيرون رانده شده و براي الکتروريسندگي استفاده مي‌شود. اختلاف پتانسيل بالايي که ميان خروجي اکسترودر و يک صفحه جمع‌کننده وجود دارد، موجب تشکيل الياف پليمري حاوي نانوذرات روي بستر گرديده و ساختار شبکه‌اي را ايجاد مي‌کند.
اين گروه براي آزمايش فرايند خود، از نانوذرات بتا تري کلسيم فسفات و پليمر پلي کاپرولاکتون حل شده در دي کلرو متان استفاده کردند؛ آنها توانستند بدين ترتيب اليافي با قطر 200 تا 2000 نانومتر به دست آورند. تصاوير نشان دادند که نانوذرات درون الياف پخش شده‌اند.
آنگونه که کاليون توضيح مي‌دهد اين گروه مي‌تواند اندازه حفرات شبکه بافته نشده خود را در محدوده 5 تا 50 ميکرومتر نگه دارد. اين اندازه براي کاربردهاي مربوط به مهندسي غضروق و پوست کاملاً مناسب مي‌باشد.
اين محققان نتايج کار خود را در مجله Nanotechnology منتشر کردند.
[External Link Removed for Guests]
محققان آمريکايي يک فرايند منفرد و پيوسته را توسعه داده‌اند که با استفاده از آن مي‌توان نانومواد جامد را به شکل کاملاً يکنواخت و کنترل شده (موقعيت فضايي) درون الياف الکتروريسيده قرار داد. اين روش هيبريدي از مزاياي فراوري اکستروژن دومارپيچي بهره برده و براي توسعه داربست‌هاي موثرتر براي توليد مجدد بافت به کار مي‌رود. کاربردهاي ديگر اين فرايند شامل ساخت حسگرها، ف_ * ل*_ ت ر، و حتي الياف هوشمند است.
ديلهان کاليون از موسسه فناوري استيونز آمريکا در مصاحبه با nanotechweb.org بيان داشت: «اين روش به ما اجازه مي‌دهد غلظت نانوذرات را در بخش‌هاي مختلف شبکه کنترل کنيم. در نتيجه مي‌توانيم گراديان‌هاي پيوسته‌اي توليد نماييم که امکان تقليد بهتر از ويژگي‌هاي بافت محلي را ايجاد مي‌کند».
اين فرايند امکان ترکيب نمودن افزودني‌هاي مختلفي را با درجه آزادي بالا فراهم مي‌آورد که به نوبه خود کنترل بيشتري را روي عملکردهايي همچون دارورساني ايجاد مي‌کند.
در قسمت مرکزي اين سيستم، دو مارپيچ قرار دارند که به صورت کامل باهم درگير بوده و باهم مي‌چرخند؛ اين مارپيچ‌ها به يک گردنده هيدروليک متصل مي‌باشند. اين مارپيچ‌ها داراي بلوک‌هاي به‌هم‌زني هستند که به صورت وارونه مرتب شده‌اند و براي شکستن توده‌هاي نانوذرات ايده‌ال مي‌باشند.
محققان براي ايجاد ساختار مشبک ابتدا يک پليمر زيست‌تخريب‌پذير و رساناي الکتريسيته را درون اکسترودر وارد کردند. در اين مرحله ماده مورد نظر با غلظت‌هاي مختلفي از نانوذرات و ساير اجزا به شکلي کنترل شده مورد استفاده قرار مي‌گيرد؛ سپس فرايند به نحوي ادامه مي‌يابد که نانوذرات منتشر شده و سپس از يک قالب نخ‌ريسي به بيرون رانده شده و براي الکتروريسندگي استفاده مي‌شود. اختلاف پتانسيل بالايي که ميان خروجي اکسترودر و يک صفحه جمع‌کننده وجود دارد، موجب تشکيل الياف پليمري حاوي نانوذرات روي بستر گرديده و ساختار شبکه‌اي را ايجاد مي‌کند.
اين گروه براي آزمايش فرايند خود، از نانوذرات بتا تري کلسيم فسفات و پليمر پلي کاپرولاکتون حل شده در دي کلرو متان استفاده کردند؛ آنها توانستند بدين ترتيب اليافي با قطر 200 تا 2000 نانومتر به دست آورند. تصاوير نشان دادند که نانوذرات درون الياف پخش شده‌اند.
آنگونه که کاليون توضيح مي‌دهد اين گروه مي‌تواند اندازه حفرات شبکه بافته نشده خود را در محدوده 5 تا 50 ميکرومتر نگه دارد. اين اندازه براي کاربردهاي مربوط به مهندسي غضروق و پوست کاملاً مناسب مي‌باشد.
اين محققان نتايج کار خود را در مجله Nanotechnology منتشر کردند.
[External Link Removed for Guests]
-
- پست: 2371
- تاریخ عضویت: شنبه ۲۴ فروردین ۱۳۸۷, ۱۱:۰۳ ب.ظ
- سپاس‌های ارسالی: 6261 بار
- سپاس‌های دریافتی: 11083 بار
ايجاد مواد مالتي‌فروئيک نانومقياس
مواد مالتي‌فروئيک مي‌توانند در محدوده وسيعي از کاربردها همچون ابزارهاي ارتعاشي فرومغناطيس، حسگرهاي ميدان مغناطيسي با پهناي باند وسيع، و سل‌هاي حافظه مگنتوالکتريک مورد استفاده قرار بگيرند. حال گروهي از پژوهشگران در چين و آمريکا دريافته‌اند که مي‌توان در مقياس نانو به خاصيت مالتي‌فروئيک بهبوديافته درست پيدا کرد؛ بنابرگفته اين گروه پژوهشي، اين يافته‌ها مي‌توانند تأثيرات فناورانه زيادي داشته باشند.
مالتي‌فروئيک‌ها هم فروالکتريک و هم مغناطيسي هستند؛ اين خاصيت باعث مي‌شوند بتوان از آنها در کاربردهاي جديدي استفاده کرد. اين کاربردها شامل ابزارهاي ميکروالکترونيکي همانند ابزارهاي ذخيره‌سازي سريع اطلاعات و حسگرهاي مگنتوالکتريک بسيار حساس، فعال کننده‌ها، و گيرنده‌هاي انرژي است.
ژيانگيو لي از دانشگاه واشنگتن و همکارانش از دانشگاه ژيانگتان نانوالياف هيبريدي متشکل از CoFe2O4 و Pb(ZrTi)O3 توليد کرده‌اند که داراي خاصيت مالتي‌فروئيک مي‌باشد. اين محققان مي‌گويند اين الياف مي‌توانند نسبت به مواد مالتي‌فروئيک توده‌اي معمول، کوپل شدن مگنتوالکتريک بالاتري داشته باشند.
لي در مصاحبه با nanotechweb.org بيان داشت: «اين قابليت استراتژي غيرعادي براي مالتي‌فروئيک بودن ارائه مي‌دهد که نه تنها از نظر علمي جالب است، بلکه پتانسيل‌هاي فناورانه بزرگي دارد».
اين گروه نانوالياف مالتي‌فروئيک را با روشي به نام الکتروريسندگي توليد کرد. ابتدا يک سل‌ژل حاوي CoFe2O4 و Pb(ZrTi)O3 باهم مخلوط شدند تا يک محلول کامپوزيتي توليد کنند. سپس اين محلول داخل يک سرنگ وارد شده و در يک ميدان الکتريکي بسيار قوي از طريق يک سوزن فلزي روي يک جمع‌کننده ريسيده شد.
لي و همکارانش با استفاده از پراش اشعه ايکس و ميکروسکوپ الکتروني عبوري با تفکيک‌پذيري بالا، ساختار ياقوتي CoFe2O4 و ساختار پروسکيتي Pb(ZrTi)O3 را به اثبات رساندند. ويژگي‌هاي مالتي‌فروئيک اين کامپوزيت با استفاده از ميکروسکوپ نيروي پاسخ پيزو (piezoresponse) اندازه‌گيري‌هاي پس‌ماند مغناطيسي به تأييد رسيد.
لي مي‌گويد: «نانوالياف مالتي‌فروئيک امکان توليد برخي از ابزارها و ساختارهاي مگنتوالکتريک جديد را ايجاد مي‌کند. به عنوان مثال روبشگرهاي مگنتوالکتريک يک‌بعدي با تفکيک‌پذيري نانومتري، امکان ايجاد حساسيت ميدان بالا و تفکيک‌پذيري نانومتري فضايي را به طور همزمان به وجود مي‌آورند».
گروه پژوهشي چين-آمريکا در حال حاضر روي بهينه‌سازي شرايط فرايند تمرکز دارند تا بتوانند اندازه و جهت‌گيري نانوالياف را بهتر کنترل کنند؛ فعاليت فعلي ديگر آنها يکپارچه‌سازي اين الياف در ابزارهاي مختلف مي‌باشد. لي مي‌افزايد: «ما همچنين در حال کار روي محدوده وسيعي از نانوالياف مالتي‌فروئيک با ساختار و ويژگي‌هاي بهبوديافته هستيم».
نتايج اين کار پژوهشي در مجله Applied Physics Letters منتشر شده است.
[External Link Removed for Guests]
مواد مالتي‌فروئيک مي‌توانند در محدوده وسيعي از کاربردها همچون ابزارهاي ارتعاشي فرومغناطيس، حسگرهاي ميدان مغناطيسي با پهناي باند وسيع، و سل‌هاي حافظه مگنتوالکتريک مورد استفاده قرار بگيرند. حال گروهي از پژوهشگران در چين و آمريکا دريافته‌اند که مي‌توان در مقياس نانو به خاصيت مالتي‌فروئيک بهبوديافته درست پيدا کرد؛ بنابرگفته اين گروه پژوهشي، اين يافته‌ها مي‌توانند تأثيرات فناورانه زيادي داشته باشند.
مالتي‌فروئيک‌ها هم فروالکتريک و هم مغناطيسي هستند؛ اين خاصيت باعث مي‌شوند بتوان از آنها در کاربردهاي جديدي استفاده کرد. اين کاربردها شامل ابزارهاي ميکروالکترونيکي همانند ابزارهاي ذخيره‌سازي سريع اطلاعات و حسگرهاي مگنتوالکتريک بسيار حساس، فعال کننده‌ها، و گيرنده‌هاي انرژي است.
ژيانگيو لي از دانشگاه واشنگتن و همکارانش از دانشگاه ژيانگتان نانوالياف هيبريدي متشکل از CoFe2O4 و Pb(ZrTi)O3 توليد کرده‌اند که داراي خاصيت مالتي‌فروئيک مي‌باشد. اين محققان مي‌گويند اين الياف مي‌توانند نسبت به مواد مالتي‌فروئيک توده‌اي معمول، کوپل شدن مگنتوالکتريک بالاتري داشته باشند.
لي در مصاحبه با nanotechweb.org بيان داشت: «اين قابليت استراتژي غيرعادي براي مالتي‌فروئيک بودن ارائه مي‌دهد که نه تنها از نظر علمي جالب است، بلکه پتانسيل‌هاي فناورانه بزرگي دارد».
اين گروه نانوالياف مالتي‌فروئيک را با روشي به نام الکتروريسندگي توليد کرد. ابتدا يک سل‌ژل حاوي CoFe2O4 و Pb(ZrTi)O3 باهم مخلوط شدند تا يک محلول کامپوزيتي توليد کنند. سپس اين محلول داخل يک سرنگ وارد شده و در يک ميدان الکتريکي بسيار قوي از طريق يک سوزن فلزي روي يک جمع‌کننده ريسيده شد.
لي و همکارانش با استفاده از پراش اشعه ايکس و ميکروسکوپ الکتروني عبوري با تفکيک‌پذيري بالا، ساختار ياقوتي CoFe2O4 و ساختار پروسکيتي Pb(ZrTi)O3 را به اثبات رساندند. ويژگي‌هاي مالتي‌فروئيک اين کامپوزيت با استفاده از ميکروسکوپ نيروي پاسخ پيزو (piezoresponse) اندازه‌گيري‌هاي پس‌ماند مغناطيسي به تأييد رسيد.
لي مي‌گويد: «نانوالياف مالتي‌فروئيک امکان توليد برخي از ابزارها و ساختارهاي مگنتوالکتريک جديد را ايجاد مي‌کند. به عنوان مثال روبشگرهاي مگنتوالکتريک يک‌بعدي با تفکيک‌پذيري نانومتري، امکان ايجاد حساسيت ميدان بالا و تفکيک‌پذيري نانومتري فضايي را به طور همزمان به وجود مي‌آورند».
گروه پژوهشي چين-آمريکا در حال حاضر روي بهينه‌سازي شرايط فرايند تمرکز دارند تا بتوانند اندازه و جهت‌گيري نانوالياف را بهتر کنترل کنند؛ فعاليت فعلي ديگر آنها يکپارچه‌سازي اين الياف در ابزارهاي مختلف مي‌باشد. لي مي‌افزايد: «ما همچنين در حال کار روي محدوده وسيعي از نانوالياف مالتي‌فروئيک با ساختار و ويژگي‌هاي بهبوديافته هستيم».
نتايج اين کار پژوهشي در مجله Applied Physics Letters منتشر شده است.
[External Link Removed for Guests]
-
- پست: 1575
- تاریخ عضویت: شنبه ۱۱ شهریور ۱۳۸۵, ۱:۲۴ ب.ظ
- سپاس‌های ارسالی: 2 بار
- سپاس‌های دریافتی: 238 بار
- تماس:
محققان مؤسسه ملي استاندارد و فن‌آوري (NIST) آمريكا موفق به ساخت نانولوله آزمايش‌هايي شدند كه به كمك آن مي‌توان مولكولهاي پروتئيني را در شرايطي مشابه با محيط سلول زنده مورد مطالعه قرار داد.
به گزارش ايسنا، اين محققان با محدود كردن مولكول پروتئين در يك نانو قطره آب، توانستند مستقيماً ديناميك و تغييرات ساختاري اين زيست مولكولها را مورد مطالعه قرار دهند.
اين نانوقطره‌ها مشابه محيط واقعي سلول و محل رشد پروتئين‌ها طراحي شده‌اند و به كمك آن مي‌توان به بررسي مبناي مولكولي بيماري‌ها پرداخته و اطلاعاتي براي توسعه روشهاي درماني جديد بدست آورد.
به عنوان مثال پروتئين‌هاي آسيب ديده در بسياري از بيماري‌ها و از جمله ديابت نوع 2، آلزايمر و پاركينسون نقش دارند. محققان با مشاهده چگونگي نقص پروتئين‌هايي كه در اين نانوقطره‌هاي قرار گرفته‌اند، اطلاعات تازه اي درباره بيماري‌ها پيدا كرده و مي‌توانند روشهاي درماني جديدي بيابند.
اين نانوقطره‌ها با استفاده از ميكروپيپت‌هاي ريز شيشه‌يي در سيال روغني زير ميكروسكوپ غوطه ور شده و مورد مطالعه قرار مي‌گيرند. براي نگهداشتن اين قطره‌هاي كوچك (با قطر معمولاً كمتر از يك ميكرون) در زير ميكروسكوپ، از يك پرتو ليزري استفاده شد. پرتو ليزر ديگري هم به ايجاد تحريك فلورسانس در مولكول يا مولكولهاي داخل اين قطره مي‌پردازد.
به اين ترتيب تعداد مولكولهاي داخل نانو قطره‌ها مشخص شده و حركت و يا تغييرات ساختاري مولكول يا مولكولهاي محدود شده آشكار مي‌شود.
به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، با اين روش محققان مي‌توانند چگونگي برهم كنش دو پروتئين يا بيشتر را مورد مطالعه قرار دهند.
اين آزمايش با استفاده از تنها چند مولكول و مقدار كمي معرف قابل انجام است و ديگر نياز چنداني به مواد شيميايي سمي يا گران نخواهد بود. مزيت ديگر اين روش آن است كه عملكرد اين مولكولها تحت تأثير محدوديت ايجاد شده قرار نگرفته و به جداره‌ها نمي‌چسبند
گفتني است گزارشي از اين تحقيق در نشريه لانگموئر و با عنوان «پروتئين داراي فلورسانس سبز واقع در نانوقطره‌هاي آبي» به چاپ رسيده است.
به گزارش ايسنا، اين محققان با محدود كردن مولكول پروتئين در يك نانو قطره آب، توانستند مستقيماً ديناميك و تغييرات ساختاري اين زيست مولكولها را مورد مطالعه قرار دهند.
اين نانوقطره‌ها مشابه محيط واقعي سلول و محل رشد پروتئين‌ها طراحي شده‌اند و به كمك آن مي‌توان به بررسي مبناي مولكولي بيماري‌ها پرداخته و اطلاعاتي براي توسعه روشهاي درماني جديد بدست آورد.
به عنوان مثال پروتئين‌هاي آسيب ديده در بسياري از بيماري‌ها و از جمله ديابت نوع 2، آلزايمر و پاركينسون نقش دارند. محققان با مشاهده چگونگي نقص پروتئين‌هايي كه در اين نانوقطره‌هاي قرار گرفته‌اند، اطلاعات تازه اي درباره بيماري‌ها پيدا كرده و مي‌توانند روشهاي درماني جديدي بيابند.
اين نانوقطره‌ها با استفاده از ميكروپيپت‌هاي ريز شيشه‌يي در سيال روغني زير ميكروسكوپ غوطه ور شده و مورد مطالعه قرار مي‌گيرند. براي نگهداشتن اين قطره‌هاي كوچك (با قطر معمولاً كمتر از يك ميكرون) در زير ميكروسكوپ، از يك پرتو ليزري استفاده شد. پرتو ليزر ديگري هم به ايجاد تحريك فلورسانس در مولكول يا مولكولهاي داخل اين قطره مي‌پردازد.
به اين ترتيب تعداد مولكولهاي داخل نانو قطره‌ها مشخص شده و حركت و يا تغييرات ساختاري مولكول يا مولكولهاي محدود شده آشكار مي‌شود.
به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، با اين روش محققان مي‌توانند چگونگي برهم كنش دو پروتئين يا بيشتر را مورد مطالعه قرار دهند.
اين آزمايش با استفاده از تنها چند مولكول و مقدار كمي معرف قابل انجام است و ديگر نياز چنداني به مواد شيميايي سمي يا گران نخواهد بود. مزيت ديگر اين روش آن است كه عملكرد اين مولكولها تحت تأثير محدوديت ايجاد شده قرار نگرفته و به جداره‌ها نمي‌چسبند
گفتني است گزارشي از اين تحقيق در نشريه لانگموئر و با عنوان «پروتئين داراي فلورسانس سبز واقع در نانوقطره‌هاي آبي» به چاپ رسيده است.
هیهات منا الذلة
-
- پست: 2371
- تاریخ عضویت: شنبه ۲۴ فروردین ۱۳۸۷, ۱۱:۰۳ ب.ظ
- سپاس‌های ارسالی: 6261 بار
- سپاس‌های دریافتی: 11083 بار
تغيير ويسکوزيته مايعات در فضاهاي نانومتري
محققان در آمريکا نشان داده‌اند، هنگامي که سيال‌هايي مانند آب و روغن سيليکوني در فضاي نانومتري محبوس شوند، رفتاري مشابه سس گوجه‌فرنگي يا خمير دندان از خود نشان مي‌دهند، سپس اگر اين مايعات محبوس شده، تکان داده شوند، سيال مي‌شوند و همان خواص مکانيکي و ساختاري خود را ـ هنگامي که به‌صورت لايه‌هاي ضخيم‌تر هستند ـ نشان مي‌دهند.
اين مطالعه ـ که در آن براي اولين بار از ميکروسکوپ نيروي اتمي(AFM) براي اندازه‌گيري ويسکوزيتة سيال‌هاي محبوس‌شده استفاده شده‌است ـ نشان مي‌دهد که اين مايعات مي‌توانند بر اساس تغييرات محيطي از خود عکس‌العمل نشان داده، ويسکوزيته خود را اصلاح کنند.
اليزا ريدو، از گروه فيزيک مؤسسة فناوري جرجيا و يکي از اين محققان، گفت:«دانستن اين مطلب خيلي مهم است. اگر يک روان‌کنندة استفاده‌شده در قطعه‌اي از ماشين‌آلات ـ هنگامي که بين دو سطح جامد فشرده مي‌شود ـ ضخيم و ژلاتيني شود، مي‌تواند مشکلاتي را ايجاد کند و اگر اين قطعه ماشين‌آلات تکان بخورد، اين مايع سيال مي‌شود.»
[External Link Removed for Guests]
يک سل مايع حاوي آب که همراه با يک ميکروسکوپ نيروي اتمي، اجازة اندازه‌گيري ويسکوزيته آب را مي‌دهد.
اين محققان براي اندازه‌گيري رفتار لايه‌هاي ضخيم و نازک مايعات ـ هنگامي که در حال نوسان يا تکان خوردن بودند ـ از ميکروسکوپ نيروي اتمي استفاده کردند. يک نوک سيليکوني کروي براي نزديک شدن به يک سطح ميکاي غوطه‌ور در آب يا روغن سيليکوني استفاده شد و در همان حال نوسان‌هاي کوچک افقي به پاية لرزانک اعمال شد. ريدو گفت:«ما اولين گروه تحقيقاتي هستيم که براي مطالعة ويسکوزيته سيال‌هاي محبوس‌شده از ميکروسکوپ نيروي اتمي ـ به‌واسطة اندازه‌گيري نيروي افقي مستقيم با دقت بالا ـ استفاده كرديم.
اين نيروهاي افقي و نرمال عمل‌کننده روي نوک مستقيماً و همزمان به‌عنوان تابعي از ضخامت فيلم مايع اندازه‌گيري شدند و نسبت تنش به کشش تحت شرايط نوساني ـ که معروف به مدول ويسکوالاستيک است ـ در بسامدها و کشش‌هاي مختلف اندازه‌گيري شد. اين محققان زمان سست‌سازي(relaxation) دو مايع مرطوب‌کننده(آب و روغن سيليکوني يا اُکتامتيل سايلوتتراسيلوکسان) را نيز اندازه‌گيري کردند.
تاي لي، از مؤسسة فناوري جرجيا و يکي ديگر از اين محققان، گفت:«زمان سست‌سازي ميزان فعال بودن اين مولکول‌ها را نشان مي‌دهد. يک زمان سست‌سازي بزرگ‌تر بدين معني است که زمان بيشتري طول مي‌کشد تا اين مولکول‌ها بعد از تکان خوردن، دوباره خود را مرتب کنند و شکل اوليه و قبلي خود را پيدا کنند. مايعات زمان سست‌سازي خيلي کمي دارند؛ مثلاً به محض توقف تکان دادن يک بطري آب، آن به پيکربندي اولية خود برمي‌گردد.»
نتايج آزمايش‌ها نشان مي‌دهند که زمان سست‌سازي آب و روغن سيليکوني ـ هنگامي که محبوس شوند ـ چندين درجه بزرگي، بيشتر مي‌شود و اين بدين معني است که آنها مانند ژل‌ها و شيشه عمل مي‌کنند. اين محققان نشان داده‌اند که زمان‌هاي سست‌سازي، هنگامي که اين مايعات محبوس شوند، به‌سرعت تکان دادن بستگي دارند؛ اين در حالي است كه در لايه‌هاي ضخيمي که محدود نشده‌اند، اين مولکول‌ها هيچ وابستگي‌اي به‌سرعت تکان دادن از خود نشان نداده‌اند و هميشه زمان سست‌سازي خيلي کمي داشته‌اند و مانند يک مايع نرمال عمل کرده‌اند.
هنگامي که ضخامت فيلم آب کمتر از يک نانومتر باشد(يعني از حدود سه مولکول آب چيده‌شده پشت‌سر هم تشکيل شده باشد) زمان‌هاي سست‌سازي نيز کمتر است و در غير اين صورت خواص آن همانند خواصش در يک بطري آب است، همچنين خواص روغن سيليکوني در ضخامت کمتر از چهار نانومتر تغيير مي‌كند.
نتايج اين تحقيق در مجلة Physical Review Letters منتشر شده‌است.
[External Link Removed for Guests]
محققان در آمريکا نشان داده‌اند، هنگامي که سيال‌هايي مانند آب و روغن سيليکوني در فضاي نانومتري محبوس شوند، رفتاري مشابه سس گوجه‌فرنگي يا خمير دندان از خود نشان مي‌دهند، سپس اگر اين مايعات محبوس شده، تکان داده شوند، سيال مي‌شوند و همان خواص مکانيکي و ساختاري خود را ـ هنگامي که به‌صورت لايه‌هاي ضخيم‌تر هستند ـ نشان مي‌دهند.
اين مطالعه ـ که در آن براي اولين بار از ميکروسکوپ نيروي اتمي(AFM) براي اندازه‌گيري ويسکوزيتة سيال‌هاي محبوس‌شده استفاده شده‌است ـ نشان مي‌دهد که اين مايعات مي‌توانند بر اساس تغييرات محيطي از خود عکس‌العمل نشان داده، ويسکوزيته خود را اصلاح کنند.
اليزا ريدو، از گروه فيزيک مؤسسة فناوري جرجيا و يکي از اين محققان، گفت:«دانستن اين مطلب خيلي مهم است. اگر يک روان‌کنندة استفاده‌شده در قطعه‌اي از ماشين‌آلات ـ هنگامي که بين دو سطح جامد فشرده مي‌شود ـ ضخيم و ژلاتيني شود، مي‌تواند مشکلاتي را ايجاد کند و اگر اين قطعه ماشين‌آلات تکان بخورد، اين مايع سيال مي‌شود.»
[External Link Removed for Guests]
يک سل مايع حاوي آب که همراه با يک ميکروسکوپ نيروي اتمي، اجازة اندازه‌گيري ويسکوزيته آب را مي‌دهد.
اين محققان براي اندازه‌گيري رفتار لايه‌هاي ضخيم و نازک مايعات ـ هنگامي که در حال نوسان يا تکان خوردن بودند ـ از ميکروسکوپ نيروي اتمي استفاده کردند. يک نوک سيليکوني کروي براي نزديک شدن به يک سطح ميکاي غوطه‌ور در آب يا روغن سيليکوني استفاده شد و در همان حال نوسان‌هاي کوچک افقي به پاية لرزانک اعمال شد. ريدو گفت:«ما اولين گروه تحقيقاتي هستيم که براي مطالعة ويسکوزيته سيال‌هاي محبوس‌شده از ميکروسکوپ نيروي اتمي ـ به‌واسطة اندازه‌گيري نيروي افقي مستقيم با دقت بالا ـ استفاده كرديم.
اين نيروهاي افقي و نرمال عمل‌کننده روي نوک مستقيماً و همزمان به‌عنوان تابعي از ضخامت فيلم مايع اندازه‌گيري شدند و نسبت تنش به کشش تحت شرايط نوساني ـ که معروف به مدول ويسکوالاستيک است ـ در بسامدها و کشش‌هاي مختلف اندازه‌گيري شد. اين محققان زمان سست‌سازي(relaxation) دو مايع مرطوب‌کننده(آب و روغن سيليکوني يا اُکتامتيل سايلوتتراسيلوکسان) را نيز اندازه‌گيري کردند.
تاي لي، از مؤسسة فناوري جرجيا و يکي ديگر از اين محققان، گفت:«زمان سست‌سازي ميزان فعال بودن اين مولکول‌ها را نشان مي‌دهد. يک زمان سست‌سازي بزرگ‌تر بدين معني است که زمان بيشتري طول مي‌کشد تا اين مولکول‌ها بعد از تکان خوردن، دوباره خود را مرتب کنند و شکل اوليه و قبلي خود را پيدا کنند. مايعات زمان سست‌سازي خيلي کمي دارند؛ مثلاً به محض توقف تکان دادن يک بطري آب، آن به پيکربندي اولية خود برمي‌گردد.»
نتايج آزمايش‌ها نشان مي‌دهند که زمان سست‌سازي آب و روغن سيليکوني ـ هنگامي که محبوس شوند ـ چندين درجه بزرگي، بيشتر مي‌شود و اين بدين معني است که آنها مانند ژل‌ها و شيشه عمل مي‌کنند. اين محققان نشان داده‌اند که زمان‌هاي سست‌سازي، هنگامي که اين مايعات محبوس شوند، به‌سرعت تکان دادن بستگي دارند؛ اين در حالي است كه در لايه‌هاي ضخيمي که محدود نشده‌اند، اين مولکول‌ها هيچ وابستگي‌اي به‌سرعت تکان دادن از خود نشان نداده‌اند و هميشه زمان سست‌سازي خيلي کمي داشته‌اند و مانند يک مايع نرمال عمل کرده‌اند.
هنگامي که ضخامت فيلم آب کمتر از يک نانومتر باشد(يعني از حدود سه مولکول آب چيده‌شده پشت‌سر هم تشکيل شده باشد) زمان‌هاي سست‌سازي نيز کمتر است و در غير اين صورت خواص آن همانند خواصش در يک بطري آب است، همچنين خواص روغن سيليکوني در ضخامت کمتر از چهار نانومتر تغيير مي‌كند.
نتايج اين تحقيق در مجلة Physical Review Letters منتشر شده‌است.
[External Link Removed for Guests]
-
- پست: 2371
- تاریخ عضویت: شنبه ۲۴ فروردین ۱۳۸۷, ۱۱:۰۳ ب.ظ
- سپاس‌های ارسالی: 6261 بار
- سپاس‌های دریافتی: 11083 بار
توليد تک‌مرحله‌اي نانوذرات مغناطيسي با کيفيت عالي
محققان دانشگاه مينسوتا يک روش تک‌مرحله‌اي براي توليد يک طبقه از نانوذرات مغناطيسي توسعه داده‌اند که مي‌توانند در کاربردهاي متنوعي ـ از کاربردهاي زيست‌پزشکي گرفته تا ذخيرة داده ـ استفاده شوند. اين نانوذرات مغناطيسي بي‌نظير، از يک هستة کبالتي و آهني و يک پوستة طلايي تشکيل شده‌اند و به‌طور بالقوه خواص مغناطيسي خيلي مفيدي دارند.
نانوذرات مغناطيسي داراي کاربردهاي گسترده‌اي هستند. در حوزة پزشکي، دانشمندان اميد دارند که نانوذرات مغناطيسي منفرد را براي تحويل داروهاي ضد سرطاني به يک ناحية مشخص از بدن، يا براي افزايش کنتراست در تصويربرداري تشديد مغناطيسي(MRI) استفاده کنند. اين نانوذرات مي‌توانند به توسعة ذخيره دادة ظرفيت بالا نيز کمک کنند. به‌طور کلي هر چه مومنت(moment) مغناطيسي( ميزان استحکام مغناطيسي يک ماده) اين نانوذرات بالاتر باشد، توان بالقوة آنها براي اين کاربردها نيز بيشتر است.
جيانگ پينگ وانگ، يکي از اين محققان، گفت:« همينك تحقيقات زيادي براي يافتن نانوذرات مغناطيسي که عملکرد بهتري دارند، انجام مي‌شود. نانوذرات با مومنت‌هاي مغناطيسي بالا به‌ويژه براي کاربردهاي زيست‌پزشکي بسيار مفيدند؛ زيرا آنها هر چه قوي‌تر باشند، استفادة كمتري در بدن دارند. کميت اين نانوذرات براي آزمايش‌هاي باليني خيلي مهم است.
[External Link Removed for Guests]
ساختار نانوبلورهاي (FeCo-Au. (c شرح اپيتاکسي بين bcc FeCo (خط نقطه‌چين) و fcc Au (خط توپر) (اتم کوچک‌تر Fe يا Co؛ اتم بزرگ‌تر (Au). (d) رابطه عمودي بين دو Au(110) (نشان داده شده با پيکان‌ها) در دو وجوه همساية FeCo{100}، با يک جفت در اين کناره. (e) يک شرح سه‌بعدي از يک گوشه از نانوبلور(FeCo-Au. (f تصوير HRTEM از يک گوشه از يک نانوبلور
اين نانوذرات ساخته‌شده از آهن– کبالت(هسته) و طلا(پوسته)، يک مومنت مغناطيسي سه تا چهار برابر بزرگ‌تر از نانوذرات اکسيد آهن مرسوم، دارند. به علاوه، سطح طلاي اين ذره زيست‌سازگار است و به‌آساني به مولکول‌هاي بزرگ‌تر متصل مي‌شود و اين ويژگي آنها را براي کاربردهاي زيست‌پزشکي جذاب‌تر مي‌کند.
اگر چه مزاياي اين نانوذرات هنوز کاملاً شناخته‌شده نيست، اين محققان براي اولين بار نشان داده‌اند که چگونه مي‌توان آنها را با يک روش مؤثرتر و ساده‌تر از روشهاي مرسوم توليد کرد. روشهاي شيميايي مرسوم، به‌واسطة دماي جوش حلال ـ که براي ايجاد واکنش بايد بسيار زياد باشد ـ و خطرِ در معرض هوا قرار گرفتن ـ که باعث خوردگي اين ذرات حساس مي‌شود ـ محدود شده‌اند. اين محققان در روش چگالش– گاز خود، از يک تفنگ يوني براي بمباران يک هدف فلزي جامد ساخته‌شده از آهن- کبالت، و طلا با يون‌هاي پرانرژي، استفاده کردند. همة اين عمليات داخل يک حمام گرم از گاز پرفشار که اتم‌هاي پرانرژي را به نانوذرات خواسته‌شده تبديل مي‌کرد، اتفاق افتاد.
اين محققان سپس نانوبلورهاي به دست‌آمده را با ميکروسکوپ الکتروني عبوري با وضوح بالا، طيف‌بيني اشعة x متفرق‌کنندة انرژي و دورنگ‌نمايي مدور مغناطيسي اشعة x، آناليز کردند. يافته‌هاي آنها نشان دادند که اين نانوبلورهاي مکعبي تشکيل‌شده با اين روش فيزيکي، بسيار خالص هستند و فصل مشترک‌هاي بين هسته و پوسته در آنها تيز و بدون نقص است، همچنين پوستة اين نانوذرات براي جلوگيري از اکسيداسيون هستة آهن– کبالت(منبع خواص مغناطيسي بي‌نظير اين نانوذرات) براي بيش از چهار ماه که در معرض هوا باشد، به اندازة کافي ضخيم است. مومنت‌هاي مغناطيسي اين نانوذرات نزديک به مقادير مومنت‌هاي آلياژهاي کبالت– آهن توده‌اي هستند.
وانگ گفت:«يافته‌هاي ما نشان مي‌دهند که اين نانوذرات مغناطيسي براي کابردهاي زيست‌پزشکي بسيار نويدبخش هستند. اين روش به‌آساني مي‌تواند براي توليد ديگر نانوذرات مناسب براي استفاده در زمينه‌ها و فناوري‌هاي مختلف از قبيل کاتاليست‌ها و ذخيره هيدروژن؛ به کار رود.
نتايج اين تحقيق در مجله Applied Physics Letters منتشر شده‌است.
[External Link Removed for Guests]
محققان دانشگاه مينسوتا يک روش تک‌مرحله‌اي براي توليد يک طبقه از نانوذرات مغناطيسي توسعه داده‌اند که مي‌توانند در کاربردهاي متنوعي ـ از کاربردهاي زيست‌پزشکي گرفته تا ذخيرة داده ـ استفاده شوند. اين نانوذرات مغناطيسي بي‌نظير، از يک هستة کبالتي و آهني و يک پوستة طلايي تشکيل شده‌اند و به‌طور بالقوه خواص مغناطيسي خيلي مفيدي دارند.
نانوذرات مغناطيسي داراي کاربردهاي گسترده‌اي هستند. در حوزة پزشکي، دانشمندان اميد دارند که نانوذرات مغناطيسي منفرد را براي تحويل داروهاي ضد سرطاني به يک ناحية مشخص از بدن، يا براي افزايش کنتراست در تصويربرداري تشديد مغناطيسي(MRI) استفاده کنند. اين نانوذرات مي‌توانند به توسعة ذخيره دادة ظرفيت بالا نيز کمک کنند. به‌طور کلي هر چه مومنت(moment) مغناطيسي( ميزان استحکام مغناطيسي يک ماده) اين نانوذرات بالاتر باشد، توان بالقوة آنها براي اين کاربردها نيز بيشتر است.
جيانگ پينگ وانگ، يکي از اين محققان، گفت:« همينك تحقيقات زيادي براي يافتن نانوذرات مغناطيسي که عملکرد بهتري دارند، انجام مي‌شود. نانوذرات با مومنت‌هاي مغناطيسي بالا به‌ويژه براي کاربردهاي زيست‌پزشکي بسيار مفيدند؛ زيرا آنها هر چه قوي‌تر باشند، استفادة كمتري در بدن دارند. کميت اين نانوذرات براي آزمايش‌هاي باليني خيلي مهم است.
[External Link Removed for Guests]
ساختار نانوبلورهاي (FeCo-Au. (c شرح اپيتاکسي بين bcc FeCo (خط نقطه‌چين) و fcc Au (خط توپر) (اتم کوچک‌تر Fe يا Co؛ اتم بزرگ‌تر (Au). (d) رابطه عمودي بين دو Au(110) (نشان داده شده با پيکان‌ها) در دو وجوه همساية FeCo{100}، با يک جفت در اين کناره. (e) يک شرح سه‌بعدي از يک گوشه از نانوبلور(FeCo-Au. (f تصوير HRTEM از يک گوشه از يک نانوبلور
اين نانوذرات ساخته‌شده از آهن– کبالت(هسته) و طلا(پوسته)، يک مومنت مغناطيسي سه تا چهار برابر بزرگ‌تر از نانوذرات اکسيد آهن مرسوم، دارند. به علاوه، سطح طلاي اين ذره زيست‌سازگار است و به‌آساني به مولکول‌هاي بزرگ‌تر متصل مي‌شود و اين ويژگي آنها را براي کاربردهاي زيست‌پزشکي جذاب‌تر مي‌کند.
اگر چه مزاياي اين نانوذرات هنوز کاملاً شناخته‌شده نيست، اين محققان براي اولين بار نشان داده‌اند که چگونه مي‌توان آنها را با يک روش مؤثرتر و ساده‌تر از روشهاي مرسوم توليد کرد. روشهاي شيميايي مرسوم، به‌واسطة دماي جوش حلال ـ که براي ايجاد واکنش بايد بسيار زياد باشد ـ و خطرِ در معرض هوا قرار گرفتن ـ که باعث خوردگي اين ذرات حساس مي‌شود ـ محدود شده‌اند. اين محققان در روش چگالش– گاز خود، از يک تفنگ يوني براي بمباران يک هدف فلزي جامد ساخته‌شده از آهن- کبالت، و طلا با يون‌هاي پرانرژي، استفاده کردند. همة اين عمليات داخل يک حمام گرم از گاز پرفشار که اتم‌هاي پرانرژي را به نانوذرات خواسته‌شده تبديل مي‌کرد، اتفاق افتاد.
اين محققان سپس نانوبلورهاي به دست‌آمده را با ميکروسکوپ الکتروني عبوري با وضوح بالا، طيف‌بيني اشعة x متفرق‌کنندة انرژي و دورنگ‌نمايي مدور مغناطيسي اشعة x، آناليز کردند. يافته‌هاي آنها نشان دادند که اين نانوبلورهاي مکعبي تشکيل‌شده با اين روش فيزيکي، بسيار خالص هستند و فصل مشترک‌هاي بين هسته و پوسته در آنها تيز و بدون نقص است، همچنين پوستة اين نانوذرات براي جلوگيري از اکسيداسيون هستة آهن– کبالت(منبع خواص مغناطيسي بي‌نظير اين نانوذرات) براي بيش از چهار ماه که در معرض هوا باشد، به اندازة کافي ضخيم است. مومنت‌هاي مغناطيسي اين نانوذرات نزديک به مقادير مومنت‌هاي آلياژهاي کبالت– آهن توده‌اي هستند.
وانگ گفت:«يافته‌هاي ما نشان مي‌دهند که اين نانوذرات مغناطيسي براي کابردهاي زيست‌پزشکي بسيار نويدبخش هستند. اين روش به‌آساني مي‌تواند براي توليد ديگر نانوذرات مناسب براي استفاده در زمينه‌ها و فناوري‌هاي مختلف از قبيل کاتاليست‌ها و ذخيره هيدروژن؛ به کار رود.
نتايج اين تحقيق در مجله Applied Physics Letters منتشر شده‌است.
[External Link Removed for Guests]
-
- پست: 2371
- تاریخ عضویت: شنبه ۲۴ فروردین ۱۳۸۷, ۱۱:۰۳ ب.ظ
- سپاس‌های ارسالی: 6261 بار
- سپاس‌های دریافتی: 11083 بار
روش ساده تک‌مرحله‌ای براي رشد نانولوله‌های هم‌‌جهت
يک روش تک‌مرحله‌اي براي توليد آرايه‌هايي از نانولوله‌هاي کربني چند‌ديواره(MWCNTs)، به‌دليل سادگي و قابليت‌هايش، مي‌تواند به‌زودي با روش‌هايي عمومي؛ از قبيل CVD و PECVD رقابت کند. اين روشِ مبتني بر پيروليز ـ که به‌وسيلة محققان هندي توسعه داده شده‌است ـ بسياري از ادوات گران و پيچيده‌اي را که‌امروزه استفاده مي‌شوند، حذف مي‌کند و در عوض فقط يک لولة کوارتز، يک کورة تک‌مرحله‌اي و يک کيسة لاستيکي نياز دارد.
کارونا کارنادا، از مرکز تحقيقاتي مواد در مؤسسه علوم هند و يکي از اين محققان، گفت:«ما باور داريم که روشمان هزينة توليد نانولوله‌هاي کربني را شديداً کاهش خواهد داد. اين روش نياز به هيچ جريان گاز يا تهية بستر ندارد و زمان توليد را نيز بهبود مي‌بخشد.»
اين محققان براي توليد آرايه‌هاي نانولوله‌اي خود، 18 گرم از کاتاليست(فروسين) و دو ميلي‌ليتر از مادة منبع کربني(هر کدام از زايلن، سايکلوهگزان، کافور، هگزان، بنزن يا تولوئن) را در يک لوله کوارتز قرار دادند. قطر اين لولة واکنش ـ که يک انتهاي آن بسته شده بود ـ ده ميلي‌متر و طول آن 700 ميلي‌متر بود. در مرحلة بعد، اين لولة کوارتز داخل يک کورة تک‌مرحله‌اي در دماي700oc ، و به مدّت 30 دقيقه قرار داده شد و پس از آن به اندازة دماي اتاق سرد شد. يک کيسة لاستيکي در انتهاي باز اين لوله کوارتز گازهاي توليدشده را جمع‌آوري مي‌کرد.
[External Link Removed for Guests]
تصاوير SEM از آرايه‌هاي هم‌راستاي نانولوله‌هاي کربني تهية شده بوسيلة کاتاليست‌هاي فروسِن از (a) زايلن، (b) کافور، (c) هگزان، (d) سايکلوهگزان، (c) تولوئن، (f) پيريدين و (g) بنزن. (h) تصوير SEM از نانولوله‌هاي کربني تهية شده از بنزن
اين گروه با پيروليز چنين مواد منبع کربني، مي‌تواند نانولوله‌هاي کربني ني‌شکلي را به همان خوبي روشهاي مرسوم توليد نانولوله‌هاي کربني چندجداره، توليد کند. اين نانولوله‌ها شامل تعداد زيادي قسمت‌هاي توخالي مجزا هستند که در کاربردهايي؛ از قبيل نانوالکترونيک، حسگرهاي زيستي، ذخيرة گاز و ارتباطات نوري مناسب هستند. ظاهراً حضور نيتروژن در مادة منبع کربن، علت شکل غير معمول اين ساختار است.
[External Link Removed for Guests]
تصوير TEM از نانولوله‌هاي شبيه ني، تهيه شده از پيريدين.
با استفاده از روش توليد اين گروه تحقيقاتي، و پس از آن استفاده از عمليات خالص‌سازي استاندارد براي حذف مواد کربني بي‌شکل و ذرات کاتاليستي، مي‌توان حدود 54 ميلي‌گرم نانولولة کربني چندجداره توليد کرد.
پيتامبر ماهانانديا، يکي ديگر از اين محققان، گفت:«هم‌اکنون ما در حال افزايش مقياس فرايندمان براي توليد مقادير زيادي از نانوساختارهاي کربني کم‌هزينه هستيم. ما علاقه‌مند به همکاري با گروه‌هاي صنعتي هستيم و قصد داريم تا فرايند خود را براي کاربردهاي صنعتي توسعه دهيم.»
اين محققان نتايج کار خود را تحت عنوان " روشي تک‌مرحله‌اي براي تهية آرايه‌هاي هم‌‌جهتي از نانولوله‌هاي کربني" در مجلة Nanotechnology منتشر کرده‌اند.
[External Link Removed for Guests]
يک روش تک‌مرحله‌اي براي توليد آرايه‌هايي از نانولوله‌هاي کربني چند‌ديواره(MWCNTs)، به‌دليل سادگي و قابليت‌هايش، مي‌تواند به‌زودي با روش‌هايي عمومي؛ از قبيل CVD و PECVD رقابت کند. اين روشِ مبتني بر پيروليز ـ که به‌وسيلة محققان هندي توسعه داده شده‌است ـ بسياري از ادوات گران و پيچيده‌اي را که‌امروزه استفاده مي‌شوند، حذف مي‌کند و در عوض فقط يک لولة کوارتز، يک کورة تک‌مرحله‌اي و يک کيسة لاستيکي نياز دارد.
کارونا کارنادا، از مرکز تحقيقاتي مواد در مؤسسه علوم هند و يکي از اين محققان، گفت:«ما باور داريم که روشمان هزينة توليد نانولوله‌هاي کربني را شديداً کاهش خواهد داد. اين روش نياز به هيچ جريان گاز يا تهية بستر ندارد و زمان توليد را نيز بهبود مي‌بخشد.»
اين محققان براي توليد آرايه‌هاي نانولوله‌اي خود، 18 گرم از کاتاليست(فروسين) و دو ميلي‌ليتر از مادة منبع کربني(هر کدام از زايلن، سايکلوهگزان، کافور، هگزان، بنزن يا تولوئن) را در يک لوله کوارتز قرار دادند. قطر اين لولة واکنش ـ که يک انتهاي آن بسته شده بود ـ ده ميلي‌متر و طول آن 700 ميلي‌متر بود. در مرحلة بعد، اين لولة کوارتز داخل يک کورة تک‌مرحله‌اي در دماي700oc ، و به مدّت 30 دقيقه قرار داده شد و پس از آن به اندازة دماي اتاق سرد شد. يک کيسة لاستيکي در انتهاي باز اين لوله کوارتز گازهاي توليدشده را جمع‌آوري مي‌کرد.
[External Link Removed for Guests]
تصاوير SEM از آرايه‌هاي هم‌راستاي نانولوله‌هاي کربني تهية شده بوسيلة کاتاليست‌هاي فروسِن از (a) زايلن، (b) کافور، (c) هگزان، (d) سايکلوهگزان، (c) تولوئن، (f) پيريدين و (g) بنزن. (h) تصوير SEM از نانولوله‌هاي کربني تهية شده از بنزن
اين گروه با پيروليز چنين مواد منبع کربني، مي‌تواند نانولوله‌هاي کربني ني‌شکلي را به همان خوبي روشهاي مرسوم توليد نانولوله‌هاي کربني چندجداره، توليد کند. اين نانولوله‌ها شامل تعداد زيادي قسمت‌هاي توخالي مجزا هستند که در کاربردهايي؛ از قبيل نانوالکترونيک، حسگرهاي زيستي، ذخيرة گاز و ارتباطات نوري مناسب هستند. ظاهراً حضور نيتروژن در مادة منبع کربن، علت شکل غير معمول اين ساختار است.
[External Link Removed for Guests]
تصوير TEM از نانولوله‌هاي شبيه ني، تهيه شده از پيريدين.
با استفاده از روش توليد اين گروه تحقيقاتي، و پس از آن استفاده از عمليات خالص‌سازي استاندارد براي حذف مواد کربني بي‌شکل و ذرات کاتاليستي، مي‌توان حدود 54 ميلي‌گرم نانولولة کربني چندجداره توليد کرد.
پيتامبر ماهانانديا، يکي ديگر از اين محققان، گفت:«هم‌اکنون ما در حال افزايش مقياس فرايندمان براي توليد مقادير زيادي از نانوساختارهاي کربني کم‌هزينه هستيم. ما علاقه‌مند به همکاري با گروه‌هاي صنعتي هستيم و قصد داريم تا فرايند خود را براي کاربردهاي صنعتي توسعه دهيم.»
اين محققان نتايج کار خود را تحت عنوان " روشي تک‌مرحله‌اي براي تهية آرايه‌هاي هم‌‌جهتي از نانولوله‌هاي کربني" در مجلة Nanotechnology منتشر کرده‌اند.
[External Link Removed for Guests]
-
- پست: 2371
- تاریخ عضویت: شنبه ۲۴ فروردین ۱۳۸۷, ۱۱:۰۳ ب.ظ
- سپاس‌های ارسالی: 6261 بار
- سپاس‌های دریافتی: 11083 بار
يافتن راه حلي براي رفع مشکل شارژ باتريهاي ليتيومي
اگرچه باتريهاي ليتيوم- يوني کاربرد فراواني در دستگاه‌هاي الکترونيکي قابل حمل از قبيل لب تاپ، دستگاه‌هاي پخش صدا و تلفن‌هاي همراه دارند، اما عيب آنها اين است که به به‌دليل تشکيل يک فيلم ميان فاز الکتروليتي جامد و افزايش مقاومت دروني باتري، طور کامل قابل شارژ نمي‌باشند.
گروهي از دانشمندان چيني سعي کرده‌اند تا با استفاده از نانولوله‌هاي کربني اين مشکل را برطرف کرده و ظرفيت شارژ اين باتريها را بهبود بخشند. آنها با استفاده از روشVCP (رسوب دهي بخار شيميايي) نانولوله‌هاي کربني را روي سطح سيليکون قرار داده و سپس اين ذرات را با کربن حاصل از شکر روکش نمودند.
آند Si-CNT بدست آمده با اين روش کارايي بسيار خوبي در نمونه اوليه باتريهاي ليتيوم يوني داشته است. اين محققان دريافتند که پس از بيست چرخه، ظرفيت تخليه کامپوزيت Si-CNT به 727 ميلي آمپرساعت در هر گرم مي‌رسد. که در مقايسه با 363 ميلي آمپرساعت در هر گرم مربوط به ذراتي که تنها با شکر روکش شده‌اند، بسيار بيشتر است.
گفتني است گزارش کامل اين تحقيق در نشريه International Journal of manufacturing منتشر شده است.
[External Link Removed for Guests]
اگرچه باتريهاي ليتيوم- يوني کاربرد فراواني در دستگاه‌هاي الکترونيکي قابل حمل از قبيل لب تاپ، دستگاه‌هاي پخش صدا و تلفن‌هاي همراه دارند، اما عيب آنها اين است که به به‌دليل تشکيل يک فيلم ميان فاز الکتروليتي جامد و افزايش مقاومت دروني باتري، طور کامل قابل شارژ نمي‌باشند.
گروهي از دانشمندان چيني سعي کرده‌اند تا با استفاده از نانولوله‌هاي کربني اين مشکل را برطرف کرده و ظرفيت شارژ اين باتريها را بهبود بخشند. آنها با استفاده از روشVCP (رسوب دهي بخار شيميايي) نانولوله‌هاي کربني را روي سطح سيليکون قرار داده و سپس اين ذرات را با کربن حاصل از شکر روکش نمودند.
آند Si-CNT بدست آمده با اين روش کارايي بسيار خوبي در نمونه اوليه باتريهاي ليتيوم يوني داشته است. اين محققان دريافتند که پس از بيست چرخه، ظرفيت تخليه کامپوزيت Si-CNT به 727 ميلي آمپرساعت در هر گرم مي‌رسد. که در مقايسه با 363 ميلي آمپرساعت در هر گرم مربوط به ذراتي که تنها با شکر روکش شده‌اند، بسيار بيشتر است.
گفتني است گزارش کامل اين تحقيق در نشريه International Journal of manufacturing منتشر شده است.
[External Link Removed for Guests]
-
- پست: 2371
- تاریخ عضویت: شنبه ۲۴ فروردین ۱۳۸۷, ۱۱:۰۳ ب.ظ
- سپاس‌های ارسالی: 6261 بار
- سپاس‌های دریافتی: 11083 بار
کانال‌هاي نانوسياليت و توليد جريان الکتريسيته
کانال‌هاي نانوسياليت ابزار مناسبي براي توليد انرژي الکتريکي از منابع غير معمول؛ از قبيل تکان‌هاي ناگهاني ماشين هنگام افزايش يا کاهش سرعت، يا حتي چين خوردن و صاف شدن کفش‌ها هنگام راه رفتن است. محققان دانشگاه براون افزاره‌اي طراحي کرده‌اند که براي توليد الکتريسيته از يک اختلاف فشار بهره مي‌برد. اين افزاره شامل دو مخزن سيال است که با يک غشاي نانومتخلخل نازک از همديگر جدا شده‌اند.
هنگامي که اختلاف فشار بين اين مخازن باعث حرکت آب در سرتاسر اين غشا مي‌شود، بار الکتريکي نيز با آن حمل مي‌شود. اين اثر ـ که معروف به جاري شدن جريان الکتريکي است ـ بدين دليل است که جريان سيال يون‌هاي باردار مقابل را ـ که نزديک سطوح داخلي باردار جمع شده‌اند ـ انتقال مي‌دهد. الکترودهايي که در هر کدام از اين مخازن هستند، به‌آساني مي‌توانند اين الکتريسيته را جمع‌آوري کنند. دِرِک استين، يکي از اين محققان، گفت:«ما باور داريم که در صورت استفاده از نانولوله‌هاي کربني به‌عنوان خلل و فرج در اين غشاي نانومتخلخل، لغزندگي هيدروديناميکي بيشتر خواهد شد و در نتيجه بازده و جريان الکتريکي خروجي نيز افزايش خواهد يافت.»
[External Link Removed for Guests]
سطح مقطع يک افزارة نانوسياليت براي تبديل انرژي الکتروجنبشي. يک نانوکانال نازکِ پرشده با محلول آبي، دو مخزن ِ داراي فشارهاي P1 و P2، را به هم‌متصل مي‌کند. اختلاف فشار P1 و P2 يک جريان جاري (I) و يک پتانسيل جاري‌کننده (V1-V2) ايجاد مي‌کند که يک بار الکتريکي خارجي (RL) توليد مي‌کند.
سيالي که در امتداد سطح يک کانال مي‌لغزد، اتلاف انرژي و اصطکاک را کاهش مي‌دهد. اين امر شايد اجازه بدهد که بازده اين فرايند تبديل انرژي، متناسب با ميزان لغزندگي، به بيش از 50 تا 90 درصد يا حتي 95 درصد، برسد. براي رسيدن به لغزندگي مناسب، سطوح داخلي اين افزارة نانوسياليت بايد بي‌نهايت نرم و آب‌گريز باشد. تعداد کمي مواد وجود دارد که مي‌توانند جوابگوي اين نيازها باشند. به عقيدة اين محققان، سطح داخلي يک نانولولة کربني شايد بهترين انتخاب براي اين کار باشد.
اين محققان براي اين افزاره چگالي‌هاي توان 72/0 و 1/2Wm-2 را گزارش کرده‌اند. استين در اين‌باره گفت:«اين چگالي‌هاي توان، چگال‌هايي هستند که ما براي دو ف_ * ل*_ ت ر نانولوله‌اي ويژه ـ که اخيراً گزارش شده‌اند ـ تخمين زده‌ايم(با فرض اينکه فشار يک اتمسفر اعمال شود). اين مقادير احتمالاً براي بعضي از کاربردهاي الکتريکي کم‌توان؛ مانند يک اجرا‌کنندة فايل‌هاي صوتي(MP3 Player) مناسب باشند.»
اگرچه اين ف_ * ل*_ ت ر تراکم‌‌هاي نسبتاً کمي از نانولوله‌هايي ـ که به‌عنوان خلل و فرج بودند ـ داشتند؛ با توجه به اينکه توان خروجي متناسب با تعداد اين نانولوله‌هاست، بايد تلاش شود که تعداد آنها در يک افزارة عملي به حداکثر برسد. اگر تراکم اين نانولوله‌ها افزايش يابد تا به چند درصد مساحت اين غشاء برسد(که غير معقول به نظر نمي‌رسد)، چگالي توان خروجي مي‌تواند به بيش از چندين کيلووات بر مترمربع برسد، كه اين ميزان تقريباً با چگالي توان خروجي يک سد هيدروالکتريکي قابل مقايسه است.
اما براي اين افزاره مي‌توان کاربردهايي که در مقياس کوچک‌تر هستند را تصور کرد. يک غشاي نانومتخلخل مي‌تواند براي جمع‌آوري انرژي، تقريباً از هر مکاني ـ که در آنجا کار مکانيکي مفيد به طريق ديگري هدر مي‌رود؛ مثلاً در تکان‌هاي يک ماشين يا حتي تخت‌هاي کفش‌ها ـ پيکربندي شود.
استين گفت:«در ادامة کار، اولويت‌مان تست تأثير لغزندگي هيدروديناميکي بر جريان جاري‌شده، است. قبل از اينکه بتوانيم کاربردهاي اين افزاره را پيگري کنيم، بايد اساس علمي آن فهميده شود.» براي اين کار، اين محققان به دنبال همکاري با يک متخصص لغزندگي در سيال و يک متخصص رشد نانولوله‌هاي کربني هستند.
نتايج اين تحقيق در مجله Nanotechnology منتشر شده‌است.
[External Link Removed for Guests]
کانال‌هاي نانوسياليت ابزار مناسبي براي توليد انرژي الکتريکي از منابع غير معمول؛ از قبيل تکان‌هاي ناگهاني ماشين هنگام افزايش يا کاهش سرعت، يا حتي چين خوردن و صاف شدن کفش‌ها هنگام راه رفتن است. محققان دانشگاه براون افزاره‌اي طراحي کرده‌اند که براي توليد الکتريسيته از يک اختلاف فشار بهره مي‌برد. اين افزاره شامل دو مخزن سيال است که با يک غشاي نانومتخلخل نازک از همديگر جدا شده‌اند.
هنگامي که اختلاف فشار بين اين مخازن باعث حرکت آب در سرتاسر اين غشا مي‌شود، بار الکتريکي نيز با آن حمل مي‌شود. اين اثر ـ که معروف به جاري شدن جريان الکتريکي است ـ بدين دليل است که جريان سيال يون‌هاي باردار مقابل را ـ که نزديک سطوح داخلي باردار جمع شده‌اند ـ انتقال مي‌دهد. الکترودهايي که در هر کدام از اين مخازن هستند، به‌آساني مي‌توانند اين الکتريسيته را جمع‌آوري کنند. دِرِک استين، يکي از اين محققان، گفت:«ما باور داريم که در صورت استفاده از نانولوله‌هاي کربني به‌عنوان خلل و فرج در اين غشاي نانومتخلخل، لغزندگي هيدروديناميکي بيشتر خواهد شد و در نتيجه بازده و جريان الکتريکي خروجي نيز افزايش خواهد يافت.»
[External Link Removed for Guests]
سطح مقطع يک افزارة نانوسياليت براي تبديل انرژي الکتروجنبشي. يک نانوکانال نازکِ پرشده با محلول آبي، دو مخزن ِ داراي فشارهاي P1 و P2، را به هم‌متصل مي‌کند. اختلاف فشار P1 و P2 يک جريان جاري (I) و يک پتانسيل جاري‌کننده (V1-V2) ايجاد مي‌کند که يک بار الکتريکي خارجي (RL) توليد مي‌کند.
سيالي که در امتداد سطح يک کانال مي‌لغزد، اتلاف انرژي و اصطکاک را کاهش مي‌دهد. اين امر شايد اجازه بدهد که بازده اين فرايند تبديل انرژي، متناسب با ميزان لغزندگي، به بيش از 50 تا 90 درصد يا حتي 95 درصد، برسد. براي رسيدن به لغزندگي مناسب، سطوح داخلي اين افزارة نانوسياليت بايد بي‌نهايت نرم و آب‌گريز باشد. تعداد کمي مواد وجود دارد که مي‌توانند جوابگوي اين نيازها باشند. به عقيدة اين محققان، سطح داخلي يک نانولولة کربني شايد بهترين انتخاب براي اين کار باشد.
اين محققان براي اين افزاره چگالي‌هاي توان 72/0 و 1/2Wm-2 را گزارش کرده‌اند. استين در اين‌باره گفت:«اين چگالي‌هاي توان، چگال‌هايي هستند که ما براي دو ف_ * ل*_ ت ر نانولوله‌اي ويژه ـ که اخيراً گزارش شده‌اند ـ تخمين زده‌ايم(با فرض اينکه فشار يک اتمسفر اعمال شود). اين مقادير احتمالاً براي بعضي از کاربردهاي الکتريکي کم‌توان؛ مانند يک اجرا‌کنندة فايل‌هاي صوتي(MP3 Player) مناسب باشند.»
اگرچه اين ف_ * ل*_ ت ر تراکم‌‌هاي نسبتاً کمي از نانولوله‌هايي ـ که به‌عنوان خلل و فرج بودند ـ داشتند؛ با توجه به اينکه توان خروجي متناسب با تعداد اين نانولوله‌هاست، بايد تلاش شود که تعداد آنها در يک افزارة عملي به حداکثر برسد. اگر تراکم اين نانولوله‌ها افزايش يابد تا به چند درصد مساحت اين غشاء برسد(که غير معقول به نظر نمي‌رسد)، چگالي توان خروجي مي‌تواند به بيش از چندين کيلووات بر مترمربع برسد، كه اين ميزان تقريباً با چگالي توان خروجي يک سد هيدروالکتريکي قابل مقايسه است.
اما براي اين افزاره مي‌توان کاربردهايي که در مقياس کوچک‌تر هستند را تصور کرد. يک غشاي نانومتخلخل مي‌تواند براي جمع‌آوري انرژي، تقريباً از هر مکاني ـ که در آنجا کار مکانيکي مفيد به طريق ديگري هدر مي‌رود؛ مثلاً در تکان‌هاي يک ماشين يا حتي تخت‌هاي کفش‌ها ـ پيکربندي شود.
استين گفت:«در ادامة کار، اولويت‌مان تست تأثير لغزندگي هيدروديناميکي بر جريان جاري‌شده، است. قبل از اينکه بتوانيم کاربردهاي اين افزاره را پيگري کنيم، بايد اساس علمي آن فهميده شود.» براي اين کار، اين محققان به دنبال همکاري با يک متخصص لغزندگي در سيال و يک متخصص رشد نانولوله‌هاي کربني هستند.
نتايج اين تحقيق در مجله Nanotechnology منتشر شده‌است.
[External Link Removed for Guests]
-
- پست: 2371
- تاریخ عضویت: شنبه ۲۴ فروردین ۱۳۸۷, ۱۱:۰۳ ب.ظ
- سپاس‌های ارسالی: 6261 بار
- سپاس‌های دریافتی: 11083 بار
نوشتن نانوکانال‌ها با استفاده از مداد نيروي اتمي
محققان آلماني و آمريکايي روش جديدي براي ايجاد برگشت‌پذير مسيرهاي رساناي نانومقياس در سطح تماس بين دو ماده عايق توسعه داده‌اند. عرض اين خطوط رسانا تنها 3 نانومتر بوده و مي‌توان از آنها در ابزارهاي چگال ذخيره‌سازي اطلاعات و پردازش داده‌ها استفاده کرد.
جرمي لوي از دانشگاه پيتزبورگ در مصاحبه با nanotechweb.org بيان داشت: «ما توانسته‌ايم ساختارهاي رساناي نانومقياس برگشت‌پذير توليد نماييم. با وجودي که چندين روش براي ايجاد چنين ساختارهايي در مقياس 10 نانومتر و کمتر وجود دارد، اما طبيعت برگشت‌پذيري فرايند ما موجب مي‌شود که اين روش براي ساخت ابزارهاي منطقي و حافظه‌اي مفيد باشد».
گروه لوي از اين حقيقت که سطح تماس ميان دو لايه عايق از بلورهاي پروسکيت تحت شرايط خاصي رسانا هستند، بهره بردند. اين محققان کار را با رشد سه واحد اتمي از آلومينات لانتانيوم روي بلورهاي تيتانات استرانسيوم آغاز کردند. سپس يک اختلاف پتانسيل به نوک يک ميکروسکوپ نيروي اتمي (AFM) اعمال کرده و از آن به عنوان يک «مداد» براي نوشتن مسيرهاي رسانا در سطح تماس ميان دو ماده استفاده کردند. اين کانال‌هاي رسانا مي‌توانند اطلاعات الکتريکي را حمل کنند.
لوي توضيح مي‌دهد ولتاژهاي مثبت اعمال شده به روبشگر AFM سطوح تماس رسانا را ايجاد مي‌کند، در حالي که ولتاژهاي منفي آنها را پاک مي‌کند. اين يعني سطوح تماس را مي‌توان به صورت برگشت‌پذير بين دو حالت رسانا و عايق تغيير داد.
اين دانشمندان همانند نوشتن کانال‌هاي رسانا به عرض تنها 3 نانومتر، توانستند آرايه‌اي از جزيره‌هاي رسانا با چگالي بيش از 1014 بر اينچ مربع ايجاد کنند. اين ساختارهاي الگودهي شده در دماي اتاق بيش از 24 ساعت پايدار بودند.
لوي مي‌گويد: «از اين کار مي‌توان در توليد ابزارهاي منطقي و حافظه‌هاي چگال استفاده کرد. بر خلاف سيليکون که در آن امکان يکپارچه سازي ابزارهاي منطقي با حافظه‌هاي مغناطيسي يا حافظه‌هاي فلش وجود ندارد، با استفاده از اين روش مي‌توان هر دوي اين سيستم‌ها را در يک سيستم ماده منفرد ادغام کرد».
در حال حاضر اين گروه تحقيقاتي با استفاده ازروش خود در حال ساخت ترانزيستورها و احتمالاً عناصر واقعي ديگري هستند که الکترون‌هاي منفرد را ذخيره کرده و دستکاري مي‌کنند.
نتايج اين کار تحقيقاتي در مجله Nature Materials منتشر شده است.
[External Link Removed for Guests]
محققان آلماني و آمريکايي روش جديدي براي ايجاد برگشت‌پذير مسيرهاي رساناي نانومقياس در سطح تماس بين دو ماده عايق توسعه داده‌اند. عرض اين خطوط رسانا تنها 3 نانومتر بوده و مي‌توان از آنها در ابزارهاي چگال ذخيره‌سازي اطلاعات و پردازش داده‌ها استفاده کرد.
جرمي لوي از دانشگاه پيتزبورگ در مصاحبه با nanotechweb.org بيان داشت: «ما توانسته‌ايم ساختارهاي رساناي نانومقياس برگشت‌پذير توليد نماييم. با وجودي که چندين روش براي ايجاد چنين ساختارهايي در مقياس 10 نانومتر و کمتر وجود دارد، اما طبيعت برگشت‌پذيري فرايند ما موجب مي‌شود که اين روش براي ساخت ابزارهاي منطقي و حافظه‌اي مفيد باشد».
گروه لوي از اين حقيقت که سطح تماس ميان دو لايه عايق از بلورهاي پروسکيت تحت شرايط خاصي رسانا هستند، بهره بردند. اين محققان کار را با رشد سه واحد اتمي از آلومينات لانتانيوم روي بلورهاي تيتانات استرانسيوم آغاز کردند. سپس يک اختلاف پتانسيل به نوک يک ميکروسکوپ نيروي اتمي (AFM) اعمال کرده و از آن به عنوان يک «مداد» براي نوشتن مسيرهاي رسانا در سطح تماس ميان دو ماده استفاده کردند. اين کانال‌هاي رسانا مي‌توانند اطلاعات الکتريکي را حمل کنند.
لوي توضيح مي‌دهد ولتاژهاي مثبت اعمال شده به روبشگر AFM سطوح تماس رسانا را ايجاد مي‌کند، در حالي که ولتاژهاي منفي آنها را پاک مي‌کند. اين يعني سطوح تماس را مي‌توان به صورت برگشت‌پذير بين دو حالت رسانا و عايق تغيير داد.
اين دانشمندان همانند نوشتن کانال‌هاي رسانا به عرض تنها 3 نانومتر، توانستند آرايه‌اي از جزيره‌هاي رسانا با چگالي بيش از 1014 بر اينچ مربع ايجاد کنند. اين ساختارهاي الگودهي شده در دماي اتاق بيش از 24 ساعت پايدار بودند.
لوي مي‌گويد: «از اين کار مي‌توان در توليد ابزارهاي منطقي و حافظه‌هاي چگال استفاده کرد. بر خلاف سيليکون که در آن امکان يکپارچه سازي ابزارهاي منطقي با حافظه‌هاي مغناطيسي يا حافظه‌هاي فلش وجود ندارد، با استفاده از اين روش مي‌توان هر دوي اين سيستم‌ها را در يک سيستم ماده منفرد ادغام کرد».
در حال حاضر اين گروه تحقيقاتي با استفاده ازروش خود در حال ساخت ترانزيستورها و احتمالاً عناصر واقعي ديگري هستند که الکترون‌هاي منفرد را ذخيره کرده و دستکاري مي‌کنند.
نتايج اين کار تحقيقاتي در مجله Nature Materials منتشر شده است.
[External Link Removed for Guests]