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
۴۸ هزار بازمانده از تحصیل به مدرسه بازگشتند
توزیع رایگان شیر و تغذیه در مدارس دولتی ابلاغ شد
پیام تسلیت حجتالاسلام رستمی در پی ارتحال آیتالله شبیری زنجانی
۲۵۰۰ دانشجو در سراسر کشور وام شرافتی دریافت میکنند
لغو ممنوعیت انتقال دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری تخصصی علوم پزشکی
شرایط تخصیص خوابگاههای متأهلی اعلام شد
شیوه پرداخت یارانه دانشجویی تغذیه اعلام شد
عدم امکان تمدید زمان انتخاب رشته محل پنجاهوسومین آزمون دستیاری پزشکی
در آغوش فرشتهها
تحصن ۳ روزه اعضای هیئتعلمی در اعتراض به بلاتکلیفی کدهای استخدامی
آغاز حضوری کلاسهای دانشگاه شریف از ۴ مهرماه
سرپرست دانشگاه ملی مهارت منصوب شد
دبیرشورای عالی انقلاب فرهنگی درگذشت آیتالله شبیری زنجانی را تسلیت گفت
نگاهی به زندگی آیت الله شبیری زنجانی؛ مجاهدت در مسیر رشد حوزه
روایت پدر آیت الله شبیری زنجانی از آثار منع زکات و قحطی زنجان
تعطیلی حوزه علمیه نجف در پی درگذشت آیتالله العظمی شبیری زنجانی
هشتاد و دومین شعبه خودرو۴۵ در ستارخان تهران افتتاح شد
صدرنشینی پژوهشگاه ملی سرطان جهاددانشگاهی در بین مراکز تحقیقات پزشکی
سازماندهی اطلاعات ۴۰ هزار پایاننامه ایرانیان خارج از کشور در ایرانداک
سرپرست پارک علم و فناوری فارس منصوب شد
دلتنگ لبخند آقای شهیدیم...
دلیل تأخیر در بازنگری نقشه جامع علمی از زبان دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی
دارویی که تمام نشانگرهای سرطان را از بین برد
بارش بیشتر باران باعث از بین رفتن خشکسالی میشود؟
اولین پرواز مداری «استارشیپ» به تعویق افتاد
تصویر وایرال شده از سرباز اوکراینی
اپل، سامسونگ و گوگل متهم به نقض پتنت صدای فضایی
۸۴ دانشآموز و ۱۸ معلم تهرانی در دو جنگ اخیر به شهادت رسیدند
تغییر کتابهای درسی پایه اول؛ از فارسی تا ریاضی
وزیر آموزش و پرورش: دریافت وجه هنگام ثبتنام مدارس دولتی ممنوع است
۱۵۰۷ فضای آموزشی در جنگ دچار آسیب شد
«دلیران» اولین مستندمسابقه برای کودکان است/ پخش از شبکه کودک
انیمیشن ایرانی «سفینه نجات» امیدبخش است
رونمایی از یک صدای گمشده در کنسرت سازهای ایرانی بنیاد رودکی
راویان جنگ رمضان در رادیو صبا تجلیل میشوند
نتایج المپیاد علمی دانشجویان علوم پزشکی کشور اعلام شد
فرصت مجدد شرکت در آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی علوم پزشکی ۱۴۰۵ فراهم شد
برگزیدگان بیستمین دوره مسابقات ربوکاپ آزاد ایران معرفی شدند
اوپن ای آی هم هک شد
تأکید رئیس دانشگاه تهران و سفیر پاکستان بر تقویت دیپلماسی علمی
ورود بیش از ۷۵۰ هزار دانشجوی جدید به دانشگاهها در مقاطع مختلف
اعلام ۱۰ اولویت پژوهشی برای اتصال ریلی چین به اروپا از مسیر ایران
فراخوان اولویتهای پژوهشی و فناوری سازمان سنجش آموزش کشور منتشر شد
کلاسهای دانشگاههای غیردولتی غیرانتفاعی حضوری برگزار میشود
روایت ۲۰۰ شب استقامت تاریخی در ایران
«انسان و حیوان»؛ گفتگوی کشیشی مسیحی و روحانی مسلمان درباره اخلاق
آیا «الگوریتمها» ما را از نو می سازند!؟ چالش انسان عصر دیجیتال
لیگهای صنعتی ربوکاپ از سال آینده راه اندازی میشود
عرضه دستاوردهای شرکتهای دانشبنیان در نمایشگاه فناوریهای پیشرفته چین
تأکید بر پرورش نسلی دانا، اخلاقمدار و پاسخگو به نیازهای جامعه
هوش چینی در یک وب سایت دولتی آمریکا
نخستین اختراع کشور در زمینه سلول زیستی خورشیدی
امام حسن عسکری(ع) چگونه شیعه را برای عصر غیبت آماده کرد؟
روایتی از نخستین شاهدان تولد امام زمان(عج)؛ مهمترین اقدام امام عسکری
افزایش ۶۰ درصدی مشروطی دانشجویان پس از کرونا
مهلت مجدد ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد گروه پزشکی ۱۴۰۵ از ۴ مهرماه
سال تحصیلی دانشگاهها از امروز آغاز شد
تصویر استاد شفیعی کدکنی روی دیوارنگاره میدان جهاد
آغاز ثبتنام نوزدهمین همایش جامع «انتخاب شریف»
رویدادها و اتفاقات، بحران نیستند؛ نحوه مواجهه میتواند بحرانساز باشد
یادداشت کمتردیدهشدهٔ رهبر شهید خطاب به جانبازان حزبالله جنایت پیجری
زمان بازگشایی خوابگاه دانشگاه الزهرا (س) اعلام شد
تمدید مهلت انتخاب رشته پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
فرصت مجدد ثبت نام در پذیرش بدون آزمون کاردانی مهارتی ۱۴۰۵ فراهم شد
محتوای دروس معارف دانشگاهی براساس تحولات روز و جنگهای اخیر بازنگری میشود
نگرشی نو به حفظ قرآن در مدارس، محور چهارمین همایش ایدهپردازان قرآنی
وطندوستی در نگاه اسلام فضیلت است یا تعصب؟
تصویری از رهبر شهید در مراسم ۳۱۳ هزار نفری جانفدایان
حضور نمادین کاروان مراسم عروسی سیریک در رزمایش جانفدا
حضور مقتدرانه بانوان کلاهکج در رزمایش جانفدا
حضور خاخام اعظم جامعه یهودیان ایران در مراسم جان فدا
فراخوان ارسال مقالات به همایش اربعین در مکتب امام شهید
خبرنگار آمریکایی: گازوییل در فلوریدا و تگزاس تمام شده است+عکس
براساس قواعد فقهی تنظیم گری فضای مجازی ضروری است
نرخ اجارهبهای خوابگاههای دانشجویی در سال جدید اعلام شد+عکس
جانفدایان مسلح به شمشیر و کاتانا
دانشگاه مبعوث رستاخیز دانایی در امتداد غیرت ملی
برگزاری صد و نود و ششمین شب شعر طنز «در حلقه رندان»
فانوس دریایی ادبیات کودک؛ ۸۲ سالگی خالق قصههای مجید
رمزگشایی از یک مشکل رایج اجتماع؛چرا یکدیگر را به آسانی قضاوت می کنیم؟
فرصت مجدد ثبت نام در پذیرش بدون آزمون کاردانی مهارتی ۱۴۰۵ فراهم شد
تمدید مهلت انتخاب رشته پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
محتوای دروس معارف دانشگاهی براساس تحولات روز و جنگهای اخیر بازنگری میشود
مهلت مجدد ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد گروه پزشکی ۱۴۰۵ از ۴ مهرماه
افزایش ۶۰ درصدی مشروطی دانشجویان پس از کرونا
سال تحصیلی دانشگاهها از امروز آغاز شد
یادداشت کمتردیدهشدهٔ رهبر شهید خطاب به جانبازان حزبالله جنایت پیجری
رویدادها و اتفاقات، بحران نیستند؛ نحوه مواجهه میتواند بحرانساز باشد
ورود بیش از ۷۵۰ هزار دانشجوی جدید به دانشگاهها در مقاطع مختلف
تصویر استاد شفیعی کدکنی روی دیوارنگاره میدان جهاد
آغاز ثبتنام نوزدهمین همایش جامع «انتخاب شریف»
حضور خاخام اعظم جامعه یهودیان ایران در مراسم جان فدا
فرصت مجدد شرکت در آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی علوم پزشکی ۱۴۰۵ فراهم شد
زمان بازگشایی خوابگاه دانشگاه الزهرا (س) اعلام شد
نتایج المپیاد علمی دانشجویان علوم پزشکی کشور اعلام شد
تصویری از رهبر شهید در مراسم ۳۱۳ هزار نفری جانفدایان
نرخ اجارهبهای خوابگاههای دانشجویی در سال جدید اعلام شد+عکس
دانشگاه مبعوث رستاخیز دانایی در امتداد غیرت ملی
تأکید رئیس دانشگاه تهران و سفیر پاکستان بر تقویت دیپلماسی علمی
حضور نمادین کاروان مراسم عروسی سیریک در رزمایش جانفدا
حضور مقتدرانه بانوان کلاهکج در رزمایش جانفدا
فراخوان اولویتهای پژوهشی و فناوری سازمان سنجش آموزش کشور منتشر شد
جانفدایان مسلح به شمشیر و کاتانا
خبرنگار آمریکایی: گازوییل در فلوریدا و تگزاس تمام شده است+عکس
نگرشی نو به حفظ قرآن در مدارس، محور چهارمین همایش ایدهپردازان قرآنی
کلاسهای دانشگاههای غیردولتی غیرانتفاعی حضوری برگزار میشود
تصویر وایرال شده از سرباز اوکراینی
وطندوستی در نگاه اسلام فضیلت است یا تعصب؟
براساس قواعد فقهی تنظیم گری فضای مجازی ضروری است
فراخوان ارسال مقالات به همایش اربعین در مکتب امام شهید
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.