فدراسیون سرآمدان علمی ایران | اخبار | ترابرد مولکولی بالستیک از میان کانال‌های دوبعدی
متن خبر

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۰۵/۲۰

تعداد بازدید : ۲۳۵

تعداد رای : ۲

ترابرد مولکولی بالستیک از میان کانال‌های دوبعدی

علی اسفندیاری عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی شریف، طی یک طرح تحقیقاتی مشترک با محقق برجسته و برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 2010 (پروفسور آندره گایم)، و همچنین پژوهشگرانی از کشورهای اسپانیا و ژاپن، ترابرد مولکول‌های گاز از درون نانوکانال‌های دوبعدی با جنس دیواره متفاوت را مورد مطالعه قرار داده و نتایج آن را در مجله نیچر به چاپ رسانیده است.

تئوری نادسن یک تعریف کامل از حرکت گاز در مناطقی که برخورد مولکول‌های گاز با دیواره‌ها بیشتر از برخورد مولکول‌ها با یکدیگر است ارائه می‌دهد. برخلاف پذیرش عمومی این قانون و استفاده از آن در بسیاری از موقعیت‌ها، باید فرض‌های ابتدایی منتج شده به این قانون که شامل پراکندگی سطحی است در موقعیت‌های متفاوت مورد بررسی قرار بگیرد. سیستم‌های تجربی جدیدی با کانال‌های نانومقیاس به تازگی معرفی شده‌اند که شامل نانولوله‌های کربنی و فیلم‌های نانومتخلخل که از گرافن، اکسید گرافن و دیگر مواد دو-بعدی ساخته شده‌اند هستند. ناهنجاری‌های زیادی در ویژگی‌های ترابردی گاز در این سیستم‌ها گزارش شده است که تطبیق آنها با تئوری‌های کلاسیک بسیار مشکل است. به طور ویژه عبور سریع گاز از میان نانولوله‌های کربنی باریک توسط ترکیبی از پراکندگی‌های منظم و نامنظم توضیح داده می‌شده است. متاسفانه دیمانسیون و ساختار این سیستم‌های جدید را نمی‌توان به خوبی کنترل کرد که این مسئله مقایسه‌ی رفتار مشاهده شده در این سیستم‌ها را با پیکره‌های بزرگ موجود در شبیه سازی‌های مکانیک مولکولی بسیار مشکل می‌کند. این آنالیز با دانش کم ما از انحنای نانولوله‌ها و همچنین به علت وجود جذب کننده‌های سطحی (این جذب کننده‌ها بر روی تمامی سطح‌هایی که در خلاء نیستند وجود دارند) کم اعتبارتر هم می‌شود.

 

اما حالا، علی اسفندیاری عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی شریف با انجام یک طرح تحقیقاتی مشترک با محقق برجسته دانشگاه منچستر انگلستان و برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 2010 (پروفسور آندره گایم)، و همچنین پژوهشگرانی از کشورهای اسپانیا و ژاپن، ترابرد مولکول‌های گاز از درون این نانوکانال‌های دوبعدی با جنس دیواره متفاوت را مورد مطالعه قرار داده است.

 

در این کار ترابرد گاز از میان کانال‌های شکاف مانند در مقیاس انگستروم که با دیواره‌هایی از کریستال‌های شکسته‌ی گرافیت، نیترید بور  شش وجهی (h-BN) یا دی‌سولفید مولیبدیوم (MoS2) ساخته شده‌اند مورد بررسی قرار گرفت. این سه ماده به این دلیل انتخاب شده‌اند که می‌توان از آنها با روش‌های مختلف ساختارهای دو-بعدی و تک لایه‌ای استخراج کرد که در شرایط محیط پایدارند.

 

ترابردی به ‌اندازه ۲۰۰ مرتبه سریع‌تر نسبت به کانال‌های ماکروسکوپی و وابسته به میزان زبری دیواره به‌صورت کاملاً مشهود دیده شد. نتایج و دستاوردهای آن در قالب یک مقاله با عنوان Ballistic molecular transport through two-dimensional channels در مجله Nature به چاپ رسید. یکی از نتایج جالب‌توجه، اثر خودتمیزشوندگی این کانال‌ها بود بدین‌صورت که مشاهده شد که گازهای هیدروکربنی تمایل بسیار کمی برای تجمع در این کانال‌ها دارند و آلودگی‌ها بیرون کانال تجمع خواهند کرد.

 

اثر بالستیک در ترابرد مولکولی در گذشته حتی به صورت تئوری نیز بررسی نشده بود، با تهیه‌ی کانال‌هایی در مقیاس انگستروم که در این کار صورت گرفته، اندازه‌گیری این اثر را به صورت آزمایشگاهی ممکن شده است.

 

برای مشاهده این مقاله، لینک مقاله را کلینک نمایید.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)