بالن های گرافنی برای شناسایی گازهای نجیب


اعتبار: TU Delft / Makars Šiškins

مطالعه جدید دانشمندان دانشگاه فناوری در دلفت و دانشگاه دوئزبورگ-اسن از حرکت گرافن نازک اتمی برای شناسایی گازهای نجیب استفاده می کند. این گازها از نظر شیمیایی منفعل بوده و با مواد دیگر واکنش نشان نمی دهند و همین امر تشخیص آن را به چالش می کشد. یافته ها در ژورنال گزارش شده است ارتباطات طبیعت.

گرافن در نهایت ماده نازکی است که فقط از یک لایه اتم کربن تشکیل شده است. ضخامت اتمی آن ، آن را به یک ماده فیلتر مناسب برای گازها و مایعات تبدیل کرده است: گرافن به خودی خود نفوذپذیر نیست ، اما سوراخ های کوچک آن را بسیار نفوذپذیر می کند. علاوه بر این ، این ماده از قوی ترین مواد شناخته شده است و در برابر فشارهای زیاد مقاومت می کند. در کنار هم ، این دو ویژگی زمینه مناسب برای انواع جدید سنسورهای گاز را فراهم می کند.

بادکنک های نانو

دانشمندان از بالون های میکروسکوپی ساخته شده از گرافن دو لایه (ضخامت 0.7 نانومتر) با سوراخ های بسیار کوچک نانو منافذ تا قطر 25 نانومتر برای تشخیص گازها استفاده کردند. آنها با استفاده از لیزر گاز موجود در بالون را گرم کرده و باعث انبساط آن می شوند. سپس گاز تحت فشار از طریق سوراخ عبور می کند. IU Roslon ، محقق در TU Delft می گوید: “تصور كنید كه وقتی هوا را خارج می كنید یك بالون می وزد.” در چنین مقیاس کوچکی ، این اتفاق خیلی سریع رخ می دهد – در حدود 1/100000 ثانیه – و جالب اینجاست که مدت زمان بستگی زیادی به نوع گاز و اندازه منافذ دارد. به عنوان مثال ، هلیوم ، یک گاز سبک با سرعت مولکولی بالا ، پنج برابر سریعتر از کریپتون ، یک گاز سنگین و حرکت کند ، خارج می شود. “

پمپاژ گاز

بالن های گرافنی به طور مداوم توسط یک نیروی گرمایی در فرکانس های بالا 100 کیلوهرتز هدایت می شوند ، که باعث می شود گاز از طریق نانو منافذ به سرعت پمپاژ و خارج شود. نفوذ پذیری گاز با در نظر گرفتن حرکت مکانیکی گرافن قابل بررسی است. در فرکانس های پایین پمپاژ ، گاز زمان کافی برای فرار دارد و تأثیر قابل توجهی بر حرکت گرافن ندارد. با این حال ، غشا a در فرکانس های پمپاژ بالا مقاومت زیادی را تجربه می کند ، به خصوص هنگامی که دوره پمپاژ مربوط به زمان معمول برای خروج گاز از بالون باشد. “با اندازه گیری فرکانسهای مختلف ، می توانیم این پیک را در مقاومت پیدا کنیم. فرکانس مشاهده شده پیک مربوط به سرعت نفوذ گاز است.”

محققان این ایده را گسترش داده اند تا جریان گاز را از طریق کانال های نانو بررسی کنند. اتصال بادکنک به یک کانال طولانی باعث نشت گاز می شود. افزایش زمان تورم ، تصوری آزمایشی از مکانیک جریان گاز در نانو کانال ها ارائه می دهد. به طور کلی ، این کار نشان می دهد که چگونه می توان از خواص استثنایی گرافن برای مطالعه پویایی گاز در مقیاس نانو و همچنین برای طراحی انواع جدید سنسورها و دستگاه ها استفاده کرد. در آینده ، این ممکن است به دستگاه های حسگر کوچک ، ارزان و انعطاف پذیر اجازه دهد ترکیب مخلوط های گاز را در کاربردهای صنعتی یا برای نظارت بر کیفیت هوا تعیین کنند.


ماندن در جلوی منحنی با گرافن منحنی 3 بعدی


اطلاعات بیشتر:
IE Rosłoń و همکاران خروج گاز با فرکانس بالا از طریق نانو منافذ در گرافن معلق ارتباطات طبیعت (2020) DOI: 10.1038 / s41467-020-19893-5

تهیه شده توسط دانشگاه صنعتی دلفت

نقل قول: حباب های گرافن برای شناسایی گازهای نجیب (2020 ، 27 نوامبر) در 27 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-graphene-balloons-noble-gases.html بارگیری شد.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*