با کاربردهای شگفت انگیز نانو الماس آشنا شوید – ایسنا

[ad_1]

محققان آمریکایی در یک مطالعه جدید موفق به کشف کاربردهای شگفت انگیز نانوالماس شدند.

به گزارش ایسنا و به نقل از سایتک دیلی، برای آبراهام ولکات، الماس چیزی بیش از یک سنگ قیمتی است. والکات با نانوالماس کار می کند. میکروالماس ها نتیجه شکستن الماس های بزرگتر هستند. نانوالماس ها به قدری ریز هستند که از هر هشت هزار عدد آن یک عدد به اندازه یک موی انسان است.

دانشمندی مانند والکات با چنین جواهرات کوچکی چه می تواند بکند؟

ساختار کربن الماس آن را برای استفاده در سلول‌ها و بافت‌های زنده که عمدتاً کربن هستند، ایمن می‌کند. علاوه بر این، الماس از نظر شیمیایی بی اثر است، در انتقال گرما خوب و شفاف است. به گفته والکات، نور به راحتی از الماس عبور می کند. به طور خلاصه، خواص شیمیایی الماس ها آنها را برای کاربردهای مختلف ارزشمند می کند. از تشخیص تولید پروتئین در زمان واقعی تا محاسبات کوانتومی. به گفته Volkat، این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی خود است.

موضوع دیگری وجود دارد که تحقیقات والکات در مورد نانوالماس را برجسته می کند. آزمایشگاه والکات از این نظر منحصر به فرد است که دانشجویان کارشناسی و کارشناسی ارشد در دانشگاه ایالتی سن خوزه حجم قابل توجهی از تحقیقات را انجام می دهند. این تکلیف معمولاً برای محققان با تجربه تر، دانشجویان فارغ التحصیل، محققان فوق دکترا و تکنسین های آزمایشگاهی تمام وقت محفوظ است. والکات گفت: “هیچ گروه هیجان انگیزتری از دانشجویان وجود ندارد که من دوست داشته باشم در دانشگاه ایالتی سن خوزه با آنها کار کنم.”

علیرغم چیزهایی که ممکن است در شیمی دبیرستان در مورد کربن خالص الماس آموخته باشید، والکات بیشتر به کارهایی که سایر عناصر داخل و خارج از نانوالماس هایش انجام می دهند علاقه مند است.

ولکات می‌گوید: «وقتی اتم‌های نیتروژن در داخل شبکه کربن الماس به دام می‌افتند، این ناخالصی نقطه‌ای باز به نام مرکز خالی نیتروژن ایجاد می‌کند و این جایی است که یک اتم کربن باید باشد». هنگامی که مرکز با نور سبز مواجه می شود، نور قرمز ساطع می کند و محققان می توانند برای انجام کارهایی مانند ردیابی نانوالماس ها در حین حرکت در یک موجود زنده به آن نور اعتماد کنند.

وی افزود: برای اینکه الماس ها بتوانند کاری را که شما می خواهید انجام دهند، چه از طریق جریان خون و چه از طریق فیبر نوری، باید بتوانید سطح آنها را کنترل کنید. آزمایشگاه من بیشتر انرژی خود را روی این متمرکز می کند.

گروه تحقیقاتی Walcott در دانشگاه ایالتی سن خوزه در حال کار برای اتصال گروه های شیمیایی مختلف به سطوح نانوالماس است. در اوایل سال جاری، آنها مقاله ای را در مجله نامه های شیمی فیزیکی منتشر کردند. این مقاله در مورد ایجاد یک واکنش شیمیایی پایدار برای پیوند گروه های شیمیایی حاوی نیتروژن به نام آمین ها بر روی سطح نانوالماس است. برای این کار ابتدا اتم های برم به صورت شیمیایی روی سطح نانوالماس قرار می گیرند. به گفته محققان، این کشف می تواند برای مطالعه سیستم های بیولوژیکی یا حسگرهای کوانتومی به دلیل کاربردهای بالقوه نانوالماس در فناوری نانو مفید باشد.

این پیشرفت نتیجه کار زیاد است و والکات به دانشجویانی مانند مگان چونگ که از سال اول در آزمایشگاه بوده است اعتبار می دهد. چانگ گفت که در وهله اول به آزمایشگاه ولکات علاقه مند بود زیرا شنیده بود که به دانشجویان سال اول اجازه می دهد به گروه او بپیوندند و واقعاً می خواست به یک آزمایشگاه بپیوندد. او فکر می‌کرد که در لحظه‌ای که به آن ملحق شد، ظرف‌ها را می‌شوید یا مواد شیمیایی را ذخیره می‌کند، اما تقریباً بلافاصله شروع به یک پروژه تحقیقاتی کرد. در واقع، به گفته دانش‌آموزان، پرش مستقیم به آزمون‌ها پس از شرکت، پروتکل استاندارد آزمایشگاه Walcott Labs است.

به گفته چانگ، تکمیل برخی از روش های شیمی تیم می تواند تا پنج روز طول بکشد، که یک چالش بالقوه است زیرا دانش آموزان اغلب در کلاس ها مشغول هستند و انتظار نمی رود که همیشه در آزمایشگاه باشند. با این حال، او می گوید که ارتباطات شفاف برای تیم کلیدی است. دانش‌آموزان برنامه‌های خود را با هم هماهنگ می‌کنند و چندین روز مانند خط مونتاژ روی پاسخ کار می‌کنند.

پس از تلاش برای پیوند شیمیایی مولکول‌های مختلف به سطح نانوالماس، دانش‌آموزان والکات به راهی برای آزمایش موفقیت‌آمیز بودن واکنش‌ها نیاز داشتند. برای انجام این کار، آنها نانوالماس های شیمیایی خود را به واحدی به نام SSRL در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده صفحه (SLAC) می فرستند.

مهندس سانگ جون لی گفت SSRL به عنوان یک کارخانه بزرگ برای تولید پرتوهای ایکس با شدت بالا عمل می کند. همانطور که الکترون ها از طریق حلقه ذخیره سنکترون برخورد می کنند، آهنرباهای فوق قوی باعث نوسان پرتو ذرات می شود و اشعه ایکس قدرتمندی ایجاد می کند که به ایستگاه های آزمایشی در خط تولید پرتو ارسال می شود. ابزاری به نام “TES” که اشعه ایکس ساطع شده از نمونه آزمایشی را با وضوح بسیار بالا اندازه گیری می کند، می تواند ساختار الکترونیکی یک ماده را تشخیص دهد. الکترون ها بر اساس سطح انرژی مرتب شده اند. در مورد نانوالماس، TES می تواند تشخیص دهد که کدام گروه های شیمیایی روی سطح الماس وجود دارد.

Volkat یکی از اولین آزمایش کننده های TES بود که در سال 2016 راه اندازی شد. دانش آموزان وی از آن زمان تا کنون کاربران دائمی این دستگاه بوده و چندین بار در سال از آن استفاده می کنند.

برای بسیاری از دانشجویان والکات، حتی قدم زدن در آزمایشگاه SLAC خاطره انگیز است. اما آنها واقعاً زمان خود را در خط تولید تیر می گذرانند.

سینتیا ملندرز، دانشجوی فارغ التحصیل مهندسی شیمی و محقق در آزمایشگاه SLAC می گوید: «اینطور نیست که ما فقط به کار دانشمندان دیگر نگاه کنیم. باور نکردنی است که بتوانی به آنجا بروی و آزمایشات را انجام دهی. توصیف بسیار دشوار است. شما باید آنجا باشید تا احساس کنید که آزمایشگاه ملی چگونه است.

انتهای پیام/

[ad_2]
Source link

درباره ی admin

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.