ساخت نازك‌ترین بالون دنیا به ضخامت یك اتم
محققان به تازگی موفق به ساخت نازك‌ترین بالون دنیا به ضخامت یك اتم شدند.
محققان دانشگاه كرنل با استفاده از یك توده گرافیتی، یك تكه از نوار اسكات(Scotch tape) و یك ویفر سیلیكونی؛ غشای بالون‌شكلی ساخته‌اند كه تنها یك اتم ضخامت دارد. استحكام این بالون به حدی است كه می‌تواند گازهایی با فشار چند اتمسفر را در خود نگه‌داری كند و در این فشار، حتی از خروج اتم‌های فرار هلیوم نیز جلوگیری می‌كند. این غشا می‌تواند به عرضه تعداد زیادی از فناوری‌های جدید بیانجامد كه از این میان می‌توان از روش‌های جدید تصویربرداری از مواد زیستی در محلول‌ها و روش‌هایی برای مطالعهٔ حركت اتم‌ها یا یون‌ها در درون حفره‌های میكروسكوپی نام برد.
گرافن كه از آن به‌عنوان مقاوم‌ترین ماده دنیا یاد می‌شود، یك شبه‌فلز با ضخامت تنها یك اتم است. به عبارت دیگر، این ماده الكتریسیته را هدایت می‌كند؛ اما رسانایی آن با تغییر در محیط الكتروستاتیك اطرافش تغییر می‌كند.
به گزارش پایگاه ستاد فناوری نانو، كشف اخیر كه در مركز تحقیقات مواد دانشگاه كرنل رخ داده را یكی از دانشجویان اسبق كارشناسی‌ارشد این دانشگاه به‌‌‌نام اسكات بانچ(كه هم‌اكنون یك استادیار در دانشگاه كلورادو است) و یك پروفسور فیزیك كرنل به نام پاول مك‌اون و همكارانشان از كرنل انجام داده‌اند.
این گروه برای آزمایش الاستیسیته گرافن، آن را بر روی یك ویفر حفره‌دار نشاندند و به‌وسیله این حفره‌ها، گازی را در درون میكرومحفظه‌های دارای پوشش گرافنی، محبوس كردند. سپس اختلاف فشاری بین گاز بیرون و گاز درون میكرومحفظه ایجاد كردند و به كمك یك AFM دریافتند كه این غشاهای گرافنی قادرند تا اختلاف فشاری در حد چند اتمسفر را بدون پاره شدن تحمل كنند. آن‌ها مشاهده كردند كه هلیوم(كه دارای كوچك‌ترین مولكول‌های گاز است) حتی در فشارهای چند اتمسفری، قادر به نفوذ از میان جداره گرافنی نیست؛ این در حالی است كه اتم هلیوم حتی از حفره‌ای با مقیاس اتم نیز به‌راحتی فرار خواهد كرد.
مك‌اون گفت: چنین غشایی می‌تواند كاربردهای بسیار متنوعی داشته باشد؛ به‌عنوان مثال دانشمندان قادرند تا به كمك آن از مواد زیستی درون محلول تصویربرداری كنند ، همچنین دانشمندان می‌توانند حفره‌های اتم‌مقیاسی در این غشا ایجاد كرده و با استفاده از این سیستم، نحوه عبور اتم‌ها یا یون‌های منفرد از خلال شكاف را مطالعه كنند.
مك‌اون گفت: می‌توان از این ابزار به‌عنوان معادل مصنوعی یك كانال یونی در زیست‌شناسی بهره گرفت.
وی با اشاره به اینكه می‌توان خصوصیات یك اتم را با مشاهده اثرات آن بر روی این غشا تعیین كرد،افزود: شما از یك سیستم ماكروسكوپی برای تعیین خصوصیات یك تك‌اتم بهره می‌گیرید و به این شكل، فرصت‌های جدیدی برای ساخت تمام انواع حسگرهای تك‌اتمی ایجاد می‌شود.
نتایج این تحقیق در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده‌است.
محققان دانشگاه كرنل با استفاده از یك توده گرافیتی، یك تكه از نوار اسكات(Scotch tape) و یك ویفر سیلیكونی؛ غشای بالون‌شكلی ساخته‌اند كه تنها یك اتم ضخامت دارد. استحكام این بالون به حدی است كه می‌تواند گازهایی با فشار چند اتمسفر را در خود نگه‌داری كند و در این فشار، حتی از خروج اتم‌های فرار هلیوم نیز جلوگیری می‌كند. این غشا می‌تواند به عرضه تعداد زیادی از فناوری‌های جدید بیانجامد كه از این میان می‌توان از روش‌های جدید تصویربرداری از مواد زیستی در محلول‌ها و روش‌هایی برای مطالعهٔ حركت اتم‌ها یا یون‌ها در درون حفره‌های میكروسكوپی نام برد.
گرافن كه از آن به‌عنوان مقاوم‌ترین ماده دنیا یاد می‌شود، یك شبه‌فلز با ضخامت تنها یك اتم است. به عبارت دیگر، این ماده الكتریسیته را هدایت می‌كند؛ اما رسانایی آن با تغییر در محیط الكتروستاتیك اطرافش تغییر می‌كند.
به گزارش پایگاه ستاد فناوری نانو، كشف اخیر كه در مركز تحقیقات مواد دانشگاه كرنل رخ داده را یكی از دانشجویان اسبق كارشناسی‌ارشد این دانشگاه به‌‌‌نام اسكات بانچ(كه هم‌اكنون یك استادیار در دانشگاه كلورادو است) و یك پروفسور فیزیك كرنل به نام پاول مك‌اون و همكارانشان از كرنل انجام داده‌اند.
این گروه برای آزمایش الاستیسیته گرافن، آن را بر روی یك ویفر حفره‌دار نشاندند و به‌وسیله این حفره‌ها، گازی را در درون میكرومحفظه‌های دارای پوشش گرافنی، محبوس كردند. سپس اختلاف فشاری بین گاز بیرون و گاز درون میكرومحفظه ایجاد كردند و به كمك یك AFM دریافتند كه این غشاهای گرافنی قادرند تا اختلاف فشاری در حد چند اتمسفر را بدون پاره شدن تحمل كنند. آن‌ها مشاهده كردند كه هلیوم(كه دارای كوچك‌ترین مولكول‌های گاز است) حتی در فشارهای چند اتمسفری، قادر به نفوذ از میان جداره گرافنی نیست؛ این در حالی است كه اتم هلیوم حتی از حفره‌ای با مقیاس اتم نیز به‌راحتی فرار خواهد كرد.
مك‌اون گفت: چنین غشایی می‌تواند كاربردهای بسیار متنوعی داشته باشد؛ به‌عنوان مثال دانشمندان قادرند تا به كمك آن از مواد زیستی درون محلول تصویربرداری كنند ، همچنین دانشمندان می‌توانند حفره‌های اتم‌مقیاسی در این غشا ایجاد كرده و با استفاده از این سیستم، نحوه عبور اتم‌ها یا یون‌های منفرد از خلال شكاف را مطالعه كنند.
مك‌اون گفت: می‌توان از این ابزار به‌عنوان معادل مصنوعی یك كانال یونی در زیست‌شناسی بهره گرفت.
وی با اشاره به اینكه می‌توان خصوصیات یك اتم را با مشاهده اثرات آن بر روی این غشا تعیین كرد،افزود: شما از یك سیستم ماكروسكوپی برای تعیین خصوصیات یك تك‌اتم بهره می‌گیرید و به این شكل، فرصت‌های جدیدی برای ساخت تمام انواع حسگرهای تك‌اتمی ایجاد می‌شود.
نتایج این تحقیق در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده‌است.
+ نوشته شده در سه شنبه چهارم فروردین ۱۳۸۸ ساعت 10:28 توسط سجاد رنجبر
|
این وبلاگ دارای موضوع خاصی نیست