Ultimate magazine theme for WordPress.

نانومواد به عنوان یک دماسنج مولکولی عمل می کند

0

نانومواد به عنوان یک دماسنج مولکولی عمل می کند

 

نانومواد به عنوان یک دماسنج مولکولی عمل می کند
این تصویر SEM قبل از قرار گرفتن در معرض آب / نور / گرما ، غشای لایه ای آماده MXene را نشان می دهد. اعتبار: KAUST 2020

نانومواد به عنوان یک دماسنج مولکولی عمل می کند یک ماده لایه ای که توسط محققان KAUST تهیه شده است می تواند با بهره گیری از همان اصل مورد استفاده در کانال های یونی بیولوژیکی ، به عنوان یک سنسور دقیق دما عمل کند.

دانشکده ها :  سلولهای انسانی پروتئینهای مختلفی دارند که به عنوان مجاری برای یونهای باردار عمل می کنند. در پوست ، برخی از کانال های یونی به حرارت متکی هستند تا جریان یونهایی که باعث تولید سیگنال های الکتریکی می شوند ، که ما از آنها برای درک دمای هوا استفاده می کنیم اطراف.

با الهام از این حسگرهای بیولوژیکی ، محققان KAUST یک ترکیب کاربید تیتانیوم (Ti ۳ C ۲ T x ) تهیه کردند که به عنوان MXene شناخته می شود ، که شامل چندین لایه ضخامت فقط چند اتم است. هر لایه با اتم های بار منفی مانند اکسیژن یا فلوئور پوشانده شده است. “این گروه ها برای جدا نگه داشتن صفحات نانوی همسایه به عنوان فاصله دهنده عمل می کنند ، و به مولکول های آب اجازه می دهند برای ورود به کانالهای بین سیاره ای “، Seunghyun Hong ، عضو تیم KAUST ، عضو تیم پشت سنسور جدید دما ، می گوید. کانالهای بین لایه های MXene باریکتر از یک نانومتر است.

محققان از تکنیک هایی مانند پراش اشعه ایکس و اسکن میکروسکوپ الکترونی استفاده کردند ، برای بررسی MXene خود ، و آنها دریافتند که افزودن آب به مواد کانالهای بین لایه ها را کمی گسترش می دهد. هنگامی که مواد محلول کلرید پتاسیم را لمس می کردند ، این کانالها به اندازه کافی بزرگ بودند که می توانند پتاسیم را فراهم کنند. یونها برای حرکت از طریق MXene ، اما عبور یونهای کلرید منفی را مسدود کرد.

نانومواد به عنوان یک دماسنج مولکولی عمل می کند
اختلاف دما بین دو انتهای یک نانو کانال MXene باعث جریان یون های آب و پتاسیم از طرف خنک به سمت گرم (بالا) می شود. هنگامی که نور خورشید فقط یک قسمت از دستگاه MXene را گرم می کند ، یک جریان حرارتی-اسمزی ولتاژی را ایجاد می کند که می تواند تغییرات کوچک دما را نشان دهد (پایین). اعتبار: ACS Nano؛ آلشریف ، H.N و همکاران

این تیم دستگاه کوچکی حاوی MXene ایجاد کردند و یک انتهای آن را در معرض نور خورشید قرار دادند. MXenes به ویژه در جذب نور خورشید و تبدیل آن انرژی به گرما کارآمد است. افزایش دما در نتیجه باعث شد تا مولکول های آب و یون های پتاسیم از طریق کانالهای نانو از انتهای خنک کننده به قسمت گرمتر منتقل شوند ، این اثر به جریان گرمایی-اسمزی معروف است. این باعث تغییر ولتاژ قابل مقایسه با آنچه در کانال های یونی سنجش دما می شود ، می شود. در نتیجه ، دستگاه می تواند تغییرات دمایی کمتر از یک درجه سانتیگراد را به طور قابل اعتماد احساس کند.

کاهش شوری محلول کلرید پتاسیم ، عملکرد دستگاه را بهبود می بخشد ، تا حدی با افزایش بیشتر انتخاب کانال برای یون های پتاسیم.

همزمان با افزایش شدت تابش نور به مواد ، دمای آن با همان سرعت و همچنین پاسخ انتقال یون افزایش یافت. این نشان می دهد که می توان همزمان با نقش سنسور دما ، از ماده برای اندازه گیری شدت نور نیز استفاده کرد.

نتیجه کار همکاری گروه های استادان KAUST حسام الشریف و پنگ وانگ بود. آلشاریف ، که تیم را هدایت می کرد ، می گوید: “ما تصور می کنیم که کانالهای کاتیونی MXene نوید بسیاری از کاربردهای بالقوه را می دهند ، از جمله سنجش دما ، ردیابی نوری یا برداشت انرژی با انرژی گرمایی.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.