به گزارش ثریا - پژوهشی نوین با بهرهگیری از شبیهسازیهای کوانتومی نشان میدهد که ساختار اتمی و میزان ناخالصیهای موجود در کامپوزیتهای زغال ـ مس نقشی تعیینکننده در رسانایی الکتریکی این مواد دارند. این یافتهها میتوانند مسیر تازهای در طراحی مواد پیشرفته برای کاربردهای الکترونیکی و انرژی بگشایند.
رسانایی الکترونیکی کامپوزیتهای کربنی بهویژه آنهایی که از زغالسنگ مشتق شدهاند، مدتهاست مورد توجه دانشمندان قرار دارد. این ترکیبات که در آنها ساختارهای کربن با شبکههای فلزی همچون مس ترکیب میشوند، نویدبخش توسعه مواد سبک، رسانا و مقاوم برای کاربردهای متنوع هستند. اما آنچه تا کنون درک کاملی از آن حاصل نشده بود، چگونگی تأثیر ساختار درونی این مواد و ناخالصیهای شیمیایی بر رفتار الکترونی آنها بود.
اکنون تیمی از پژوهشگران دانشگاه اوهایو، با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی (DFT) توانستهاند به پاسخی دقیق در این زمینه دست یابند. آنها در مقالهای با عنوان «رسانایی الکترونیکی در کامپوزیتهای مسـگرافن با ناخالصیهای عاملی» نشان دادهاند که چگونه وجود گروههای عاملی (مانند اکسیدها و هیدروکسیدها) و بینظمیهای ساختاری در حلقههای کربنی میتواند منجر به بروز حالتهای الکترونی موضعی شده و جریان الکترونها را مختل کند.
بر اساس شبیهسازیهای کوانتومی این گروه، گروههای عاملی بیشتر به ایجاد حالتهایی زیر سطح فرمی (Fermi Level) منجر میشوند که بهنوعی الکترونها را «به دام» میاندازند و مانع حرکت آزاد آنها در ماده میشوند. در سوی دیگر، ساختارهای ناقص حلقوی بهویژه آنهایی که از شکل ششضلعی ایدهآل خارج شدهاند، حالتهایی بالای سطح فرمی ایجاد میکنند که مسیر حرکت الکترونها را بهشدت آشفته میکند.
این تغییر در توزیع حالتهای الکترونی، ساختار الکترونیکی ماده را دگرگون کرده و تأثیر چشمگیری بر قابلیت رسانایی آن میگذارد. به گفته پژوهشگران، بینظمی در حلقههای کربنی شبکه sp² نه تنها موجب پراکندگی بیشتر الکترونها میشود، بلکه نقش مراکز پراکنده را ایفا کرده و مانع حرکت سیال جریان در سطح ماده میشود.
برای بررسی دقیقتر این پدیده، از روشی به نام رسانایی فرافکنشده در فضا (SPC) استفاده شده است که به دانشمندان امکان میدهد رسانایی را در جهتهای مختلف فضایی شبیهسازی و تحلیل کنند. یافتهها نشان میدهد که هم راستای بلوری ماتریس مس و هم میزان ناخالصیها در ماده، نقشی اساسی در میزان و جهتداری (آنایزوتروپی) رسانایی ایفا میکنند. به عبارت دیگر، رسانایی این کامپوزیتها نه تنها به مقدار ناخالصی بلکه به جهت ساختار نیز وابسته است.
تحلیل چگالی حالتهای الکترونی (Density of States) نیز حضور گسترده حالتهای موضعی در نزدیکی سطح فرمی را تأیید میکند؛ حالتهایی که نتیجه تعامل پیچیده بین ساختار کربنی، ناخالصیهای عاملی و نقصهای ساختاری هستند.
دانشمندان تأکید دارند که گروههای عاملی با ایجاد موضعیشدن بار، مانع حرکت آزاد الکترونها میشوند و در کنار آن، بینظمیهای حلقوی مسیرهای رسانایی را قطع میکنند. از اینرو، دستیابی به رسانایی بالا نیازمند کنترل دقیق هر دو عامل است: هم ساختار شبکه و هم خلوص شیمیایی.
نتایج این پژوهش نشان میدهد که طراحی موفق کامپوزیتهای کربنـفلز باید با رویکردی جامع انجام شود؛ رویکردی که به دقت ساختار اتمی، خلوص مواد و راستای بلوری را در نظر گیرد. پژوهشگران توصیه میکنند که برای رسیدن به عملکرد بهینه، باید همآرایی بلوری مس را بهخوبی مهندسی کرد و میزان ناخالصیها را به حداقل رساند.
این مطالعه نه تنها به درک بنیادی از رفتار الکترونیکی مواد کمک میکند، بلکه افقهای تازهای برای طراحی نسل بعدی کامپوزیتهای رسانا میگشاید. از ذخیره و تبدیل انرژی گرفته تا حسگرهای پیشرفته و صنایع الکترونیک، کاربردهای بالقوه این یافتهها گسترده و چشمگیر است. این پژوهش نمونهای برجسته از پیوند میان مدلسازی محاسباتی و علم مواد است؛ پیوندی که به حل چالشهای فناورانه فردا کمک خواهد کرد.
منبع : کامپوزیت
دعایی که هر روز صادقانه باید آن را بخوانیم
حقایق پهلوی | برخورد شاه پهلوی با اقوام چگونه بود؟
خرید از شرکتهای حامی اسرائیل چه حکمی دارد؟
زخمزبانهایی که مهدی باکری شنید
نشانههای یک منتظر حقیقی چیست؟
بازیگر سریال وضعیت سفید در آیسییو بستری شد
نتایج دکتری ۱۴۰۵ دهه سوم اسفند میآید؛ علوم پایه در خطر کمبود داوطلب
کنکور ۱۴۰۵: تأثیر قطعی سوابق یازدهم و دوازدهم قطعی شد
۱۷۲ هزار نفر در آزمون دکتری سال ۱۴۰۵ رقابت کردند
چرا نصیحتهای ما، گاهی هیچ تغییری در فرزندمان ایجاد نمیکند؟
شعار مرگ بر آمریکا بعد از تعقیبات نماز چه حکمی دارد؟
چرا امام خمینی (ره) انقلاب کرد؟
کتاب «شهری که مردم آن با زانو راه میرفتند» به چاپ چهارم رسید
۲۵ میلیون دلار برای حذف مغز متفکر حزبالله لبنان
کناره گیری هما از سریال پایتخت صحت دارد؟
نقطه شروع به وجود آمدن خوارج از کجا زده شد؟
توصیههای امام رئوف برای آخرین جمعه ماه شعبان
حوزه علمیه امام محمد باقر(ع) در نیجریه آغاز به کار کرد
مراسم قرائت دعای کمیل امشب در حرم حضرت عبدالعظیم(ع) برگزار میشود
علت جدایی ریما رامین فر از سریال پایتخت اعلام شد
احداث گلدسته جدید حرم مطهر امام حسین(ع) به ارتفاع ۸۰ متر
نام بت بعل چند بار در قرآن آمده است و ماجرای آن چیست؟
چرا اسلام بهائیان را نجس میداند؟
داوطلبان جا نمانند: امشب آخرین فرصت دریافت کارت آزمون دکتری ۱۴۰۵
تقویت انسجام ملی در گرو همراهی مسئولان با مردم است
تشکیل کمیتههای تخصصی در دانشگاه آزاد برای بررسی حوادث اخیر
چرا بدن در زمان آسیب، رشد مو را متوقف میکند
کدام کشور بیشترین منابع آب شیرین را در اختیار دارد؟
چه چیزی زیر یخهای قطب جنوب پنهان شده است؟
جدیدترین لپتاپهای ایسوس و HP زیر ذرهبین
سامسونگ ۶ اسفند از گلکسی S۲۶ رونمایی میکند
خط قرمز جدید ارتش آمریکا
مشکلات اعتباری باشگاه دانشپژوهان جوان برای پیشبرد مأموریتها
کاظمی: معیشت و اقتصاد، مهمترین مسئله امروز مردم است
پیام وزیر آموزش و پرورش به مناسبت فرا رسیدن ۲۲ بهمن
هوش مصنوعی در تبلیغات ایران، فرصت بزرگ است یا چالش نو؟
گفتگو با گیاهان با کمک هوش مصنوعی
تصویر جدید هابل از سحابی در حال مرگ تخممرغ
کمک سگهای رباتیک به تامین امنیت جام جهانی ۲۰۲۶
امید تازه برای بیماران مبتلا به افسردگی مقاوم به درمان
این گردنبند یک جاسوس است!
صعود ۵ پلهای ایران در پزشکی بازساختی جهانی
اولین آزمایش موفقیتآمیز رابط بیسیم مغز و رایانه در فضا
برگزاری نخستین مسابقات رزمی رباتهای انساننمای جهان با رباتهای رایگان!
متحرک شدن عکسهای پروفایل در فیسبوک با هوش مصنوعی
تشریح آخرین وضعیت ماهوارههای ایرانی از سوی رئیس سازمان فضایی
حجت الاسلام خسروپناه: مردم در ۲۲ بهمن با عشق آمدند و با مطالبهگری بازگشتند
حضور معاون علمی رئیسجمهور در راهپیمایی ۲۲ بهمن
دانشگاهیان باید سپر ملت در برابر جنگ شناختی باشند
دختر باحجاب سوار بر موتورش به راهپیمایی آمد
حضور رئیس دانشگاه تهران و اعضای هیئت رئیسه در راهپیمایی ۲۲ بهمن
مردم از آرمانهای خود جدا نشدهاند
بت بعل که امروز در راهپیمایی ۲۲ بهمن سوزانده شد نماد چیست؟
همه در پناه پرچم ایرانیم
نمایش موشکهای دوربُرد ایران در میدان آزادی
همه آنچه که امشب در اختتامیه فیلم فجر گذشت
فیلمهایی که رکوردار دریافت سیمرغ هستند
روح انگیز شمس درگذشت
تأکید دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی بر نقش راهبردی شورا در تحقق منویات امامین انقلاب و اهمیت حضور مردم در ۲۲ بهمن
معرفت نفس بدون این عامل به دست نمیآید
سوالی که در مکاشفه پرسیده شد: قبر حضرت زهرا (س) کجاست؟
پاداش گامهای نماز جماعت چیست؟
چرا بعضی والدین از تربیت سیاسی نوجوانان غافلاند؟
روایتی از سپیده دم جنگ بدر تا اوج اقتدار امروز
شیعه توانسته است امید به امام زمان(عج) را جهانی کند؟
نگاهی گذرا به خیانتهای خاندان پهلوی به ایران
نقشه ایران روی کت سید عباس عراقچی
انقلاب برای ما چهکار کرده؟ علامه مصباح یزدی پاسخ میدهد
بیش از ۱۰۰ دوربین فردا راهپیمایی ۲۲ بهمن را پوشش میدهند
چرا نامزدهای جشنواره فیلم فجر هنوز معرفی نشدهاند؟
علت مرگ بازیگر سرشناس اعلام شد
۳ اشتباه رایجی که نویسندگان تازهکار مرتکب میشوند
حافظهای که ساواک میخواست آن را دفن کند
ایرپاد بعدی شما ممکن است مجهز به دوربین باشد
مرسدس بنز ارزانتر از پژو ۲۰۷
شمارش معکوس برای یک انفجار بزرگ؟
انقلاب بزرگ اپل در راه است؟/ دیگر خبری از گوشی نیست
وزیر ارتباطات: قطع اینترنت در جریان ناآرامی های اخیر، فشار روانی به جامعه را بیشتر کرد
تخصیص ۳۰ همت اعتبار برای استانداردسازی تجهیزات مدارس با حمایت شرکتهای پتروشیمی
جذب معلم تربیتبدنی از مسیر آزمون استخدامی و دانشگاه فرهنگیان
روایتهای مستند از حقارت نظامی ایران در دوران پهلوی
بت بعل که امروز در راهپیمایی ۲۲ بهمن سوزانده شد نماد چیست؟
علت مرگ بازیگر سرشناس اعلام شد
مرد خندان سینمای ایران در بهشت زهرا آرام گرفت
نام بت بعل چند بار در قرآن آمده است و ماجرای آن چیست؟
وقتی دختران پهلوی حق انتخاب همسر نداشتند
سوالی که در مکاشفه پرسیده شد: قبر حضرت زهرا (س) کجاست؟
علت جدایی ریما رامین فر از سریال پایتخت اعلام شد
عکسی که کمر رژیم پهلوی را شکست
حرفهای محمدرضا شریفینیا درباره حواشی اخیر
چرا اسلام بهائیان را نجس میداند؟
خدمت ناخواستهای که ترامپ به بیداری بشر کرد
نگاهی گذرا به خیانتهای خاندان پهلوی به ایران
ملاک ازدواج موفق از زبان استاد راشد یزدی
حافظهای که ساواک میخواست آن را دفن کند
انقلاب برای ما چهکار کرده؟ علامه مصباح یزدی پاسخ میدهد
کناره گیری هما از سریال پایتخت صحت دارد؟
روح انگیز شمس درگذشت
احداث گلدسته جدید حرم مطهر امام حسین(ع) به ارتفاع ۸۰ متر
شعار مرگ بر آمریکا بعد از تعقیبات نماز چه حکمی دارد؟
فیلمی که در آن غزه در تهران بازسازی شد
از چه سنی کودکان را به نماز خواندن علاقهمند کنیم؟
توصیههای امام رئوف برای آخرین جمعه ماه شعبان
پرچم داری احمد عمر هاشم در ترویج اسلام رحمانی
نقطه شروع به وجود آمدن خوارج از کجا زده شد؟
ثبت یک تجربه مشترک از همدلی با حضور سام درخشانی
بازیگر سریال وضعیت سفید در آیسییو بستری شد
شیعه توانسته است امید به امام زمان(عج) را جهانی کند؟
۲۵ میلیون دلار برای حذف مغز متفکر حزبالله لبنان
فیلمهایی که رکوردار دریافت سیمرغ هستند
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.