به گزارش ثریا - این دستاورد گامی مهم در مسیر ساخت حسگرها و دستگاههای الکترونیکی خودتوان (self-powered) و انعطافپذیر است که میتواند آینده گجتهای پوشیدنی و حسگرهای نوری را دگرگون کند.
در دنیای امروز، تقاضا برای دستگاههای الکترونیکی سبک، انعطافپذیر و خودکفا مثل ساعتهای هوشمند، حسگرهای پوشیدنی یا سنجشگرهای محیطی روز به روز بیشتر میشود. اما تامین برق این گجتها اغلب به باتری یا منبع خارجی وابسته است که وزن، حجم و نیاز به شارژ را افزایش میدهد. پژوهشگران در جستوجوی راههایی هستند تا این دستگاهها بتوانند از انرژی محیط مثل حرکات کوچک بدن، ارتعاشات یا فشار محیط، برق تولید کنند. اینجاست که نانومواد و خاصیت «پیزوالکتریک» وارد صحنه میشوند: موادی که با تغییر شکل مکانیکی (فشار، خم شدن) بار الکتریکی تولید میکنند. ساختن یک «نانوژنراتور» (nanogenerator) با چنین مواد دو بعدی پیشرفته میتواند امکان تولید برق پایدار و قابل اعتماد از حرکات ساده را فراهم کند و همین، کلید ورود به نسل جدید دستگاههای خود-توان و بسیار سبک است.
اما رسیدن به چنین دستگاهی کار سادهای نیست: ماده باید هم انعطافپذیر باشد، هم واکنش پذیری الکتریکی خوب داشته باشد، هم ساختارش پایدار و قابل تولید باشد. پژوهش تازهای که در مجله Communications Materials منتشر شده، دقیقاً چنین دستاوردی را گزارش میدهد.
در این پروژه، پژوهشگران ابتدا لایههای نانویی از MoS₂ و بوروفین تولید کردهاند. MoS₂ از پیش مادهای شناختهشده در بین مواد دو بعدی است: لایههایی بسیار نازک که در آن اتمهای مولیبدن (Mo) بین دو صفحه از گوگرد (S) قرار دارند و لایهها با نیروی ضعیف «واندروالز» کنار هم نگه داشته میشوند.
اما بوروفین مادهای جدیدتر است: یک ورقه اتمی بسیار سبک از بور که ساختار ویژهای دارد با ترکیب اشکال مثلثی و ششضلعی و ترکیبی از خواص جالب: استحکام بالا، انعطافپذیری، سبکی و در برخی ساختارها، توانایی رسانایی الکتریکی.
مهمترین نکته این است: پژوهشگران این دو ماده را نه به صورت جداگانه، بلکه با هم «آمیخته» کردهاند و یک «heterostructure» دوبعدی بر پایه لایههای نانویی ایجاد کردهاند. در این ساختار، لایههای MoS₂ و بوروفین با نیروی ضعیف واندروالس روی هم قرار گرفتهاند، یعنی بدون نیاز به تطابق دقیق کریستالی در سطح اتمی و با حفظ خواص ویژه هر لایه. به کمک میکروسکوپ الکترونی با قدرت تفکیک بالا و طیفنگاری رامان، محققان ثابت کردند که این لایهها به درستی روی هم سوار شدهاند و علاوه بر ویژگیهای هر ماده، ویژگیهای جدیدی در سطح مشترک آنها ظاهر شده است.
پس از ساخت این ساختار نانویی، این تیم تحقیقاتی آن را در قالب یک نانوژنراتور انعطافپذیر روی زیرلایهای از پلاستیک (PET) و با ماتریس پلیمری (PDMS) ساختند. این دستگاه با فشردن یا اعمال فشار عمودی (مثلاً با وزن ۱ کیلوگرم) توانست ولتاژی تا ۲۲ ولت و چگالی جریان ۳۴ میکروآمپر بر سانتیمتر مربع تولید کند، یعنی عملکردی تقریباً ده برابر بهتر از هر کدام از مواد اولیه بهتنهایی.
علاوه بر این، بازده تبدیل انرژی این دستگاه حدود ۳۷ درصد گزارش شده است، عددی بسیار بالا برای یک نانوژنراتور.
اما نکته جالبتر: وقتی این نانوژنراتور تحت فشار مکانیکی و در عین حال در معرض نور فرابنفش (UV) قرار گرفت، خروجی آن به طور قابل توجهی افزایش یافت. این یعنی ساختار heterostructure نه فقط برای تولید برق از فشار، بلکه برای کاربرد بهعنوان «سنسور خود-توان حساس به نور» نیز مناسب است.
علت این تقویت عملکرد تحت نور هم در ترکیب خاص این دو ماده نهفته است: MoS₂ تقریباً نیمههادی نوع n و بوروفین نیمههادی نوع p هستند، بنابراین وقتی کنار هم قرار میگیرند، یک « پیوند p–n » تشکیل میشود که باعث جداسازی کارآمد الکترونها و حفرهها میشود. تحت فشار، «پیزوپتانسیل» ایجاد میشود و تحت نور UV نیز جفت الکترون-حفره تولید میشود و این ترکیب منجر به خروجی بالا و قوی میشود.
همچنین مطالعات نشان دادهاند که در این heterostructure، «گپ انرژی» (band gap) نسبت به مواد اولیه کاهش یافته است، یعنی انرژی لازم برای انتقال الکترون کاهش یافته است. این امر به بهبود انتقال بار الکتریکی کمک میکند و احتمالاً یکی از عوامل مؤثر در خروجی بالای نانوژنراتور است.
پژوهش انجامشده در مؤسسه CSIR-AMPRI با ترکیب borophene و MoS₂ در قالب یک ساختار ۲ بعدی heterostructure۶ نشان داد که میتوان نانوژنراتوری انعطافپذیر، کارآمد و خودتوان ساخت. این نانوژنراتور با فشار ساده توانایی تولید ولتاژ و جریان مناسب دارد و تحت نور UV حتی خروجیاش بهتر میشود یعنی میتواند به حسگرهای نور و فشار بدون باتری تبدیل شود. این کار گامی مهم به سمت گجتها و حسگرهای آینده است: سبک، انعطافپذیر، خودتوان و با عملکرد بالا.
منبع : فناوری نانو
طرح روضههای خانگی سدره به مناسبت ماه محرم آغاز به کار کرد
نیاز داریم که همگی نسبت به معضلات و نیازها احساس مسئولیت کنیم
جزئیات جدید اعمال سوابق تحصیلی در کنکور سراسری ۱۴۰۵ را اینجا بخوانید
به کارگیری هوش مصنوعی جمینای در کروم به غرب آسیا رسید
زیرساخت حقیقی این سرزمین، تمدن کهن، فرهنگ و هنر ماندگارش است
تعیین سقف افزایش شهریه دانشگاههای غیردولتی بر اساس نرخ تورم
از خرید کابل برق چه میدانید؟ راهنمایی که پیش از هر بازسازی باید بخوانید
اقتدار دفاعی ایران، ایدهای نو در بازیهای رومیزی
۳۵ ثانیه، ۷۲۰ هزار گلوله در لامرد/ جنایتی که روایت نشد
آئین اختتامیه روایت علوی برگزار شد
بازیهای تیم ملی فوتبال ایران در سینماها پخش میشود
معرفی چهار آلبوم موسیقی تازه وارد در فضای مجازی
روایت جواد موگویی از یک جنایت جنگی: حادثه لامرد در سایه روایتهای اشتباه رسانهای گم شد
جزئیات برنامههای محرمی اوقاف در قالب طرح سوگواره بصیرت عاشورایی اعلام شد
دقت در نسبت با خاستگاه علوم انسانی بسیار مهم است
پویش «ایران در پناه قرآن» تا پایان خرداد تمدید شد
برگزاری نمایشگاه معماری حرمین شریفین در مکه مکرمه
حمایت آیت الله رشاد از بازسازی و ساخت مجدد کنیسه آسیب دیده در جنگ
آیا در جنگ هرکاری مجاز است؟ نگاهی به اخلاق در میدان نبرد
تأثیر سوابق پایه یازدهم در کنکور ۱۴۰۵ مثبت شد / ۶ درس نهایی برای کنکور
راز حذف زمینههای فلسفی «یوگا» در نسخه مدرن
آذینبندی و شادیهای عمومی باید به عنوان مدخل معرفت باشد
فرایند محدودیت در اینترنت شفاف میشود؛ ماجرای اینترنت پرو و خط سفید چه بود؟
۷۸ درصد ترافیک اینترنت به حالت قبل و اول دی ماه بازگشت
آغاز ثبت نام آزمون کاردانی به کارشناسی از ۲۴ خرداد ماه
مصوبه افزایش حقوق اعضای هیئت علمی لغو نشده است
تداوم فعالیت علمی دانشگاه شهید بهشتی با وجود آسیب در جنگ
ضیافت نور در آسمان خرداد؛ دیدار دو سیاره منظومه شمسی در آسمان ایران
نسخه جدید چتجیپیتی؛ از تولید عکس تا رزرو سفر در یک پنجره
مهلت دفاع از پایان نامه دستیاران پزشکی تا پایان آذر ۱۴۰۵ تمدید شد
حضوری شدن برخی امتحانات دانشگاه علم و صنعت در مقطع کارشناسی
ایران در جمع ۶ کشور دارای توان ساخت تجهیزات پیشرفته کرایوژنیک
چرا نقش استادان دانشگاه فراتر از کلاس درس است؟
انویدیا با غولهای فناوری کره جنوبی قرارداد بست
هوش مصنوعی زلزله یاب شد
ثبتنام خودکار ۸۵ درصد دانشآموزان ابتدایی در استان سمنان
فعالیت ۳۷ هزار سفیر سلامت دانشآموزی
هفته بینالمللی قرآن در کربلا افتتاح شد
چرا روابط فیلم «تهران کنارت» در سطح ماند؟
ولایت فقیه یک هویت تمدنی و تاریخی برای ملت ایران است
تأکید رئیس جهاددانشگاهی بر رفع موانع دیوانسالاری و بازگشت به شورای عالی انقلاب فرهنگی
دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی: دستورات لازم برای حضور فعالتر جهاد دانشگاهی صادر میشود
دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاهها
دستگاههای اجرایی ملزم به استفاده از پیامرسانهای بومی شدند
طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بینظیر
پیش ثبتنام الکامپ ۲۹ آغاز شد
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
اجماع شورای عالی انقلاب فرهنگی بر تأثیر قطعی سوابق تحصیلی یازدهم و دوازدهم در کنکور ۱۴۰۵
جزئیات احکام انضباطی دانشجویان در ایمیل معاون دانشجویی دانشگاه شریف به اساتید
امتحانات دانشگاه علمی کاربردی غیرحضوری شد
امام در اصول فقه به «عرف عقلایی» اهمیت میداد
خبرنگاران ایرانی از دریافت ویزا برای پوشش جام جهانی محروم شدند
موقوفات چطور به حل مشکلات اقتصادی ورود کردهاند؟
زندگی امام موسی کاظم (ع) تابلویی تمامعیار از مدیریت بحران و کادرسازی دینی است
بازیگر معروف ایرانی نقش ترامپ را بازی میکند+عکس
بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگترین سرمایه یک هنرمند است
متن جدید امیرحسین قیاسی در حمایت از ایران و در واکنش به جنگ
آیتالله مبلغی: نخستین ثمره استقامت، گشایش راهها و شکستن بنبستهاست
ثبت نام ۲ هزار هیئت جدید در سامانه عطر سیب/ رویکرد نمایشگاه امسال خانواده محور است
خدمترسانی موکب ها به زائران عید غدیر در نجف اشرف
روایتی از بزرگترین وقف درمانی تهران در کتاب «میراث فرمانفرما»
آخرین حضور و غیاب کودکان شهید میناب با حضور پرویز پرستویی
بازیگر معروف فیلم پدرخوانده ترامپ را ظالم و فاسد خواند
روایت الگوی خانواده موفق در «زندگی زیباست» رادیو معارف
آنچه سیاهچالهای عباسی درباره امام کاظم(ع) پنهان نکردند
چرا روایت ماکان نصیری از صدها گزارش خبری اثرگذارتر شد؟
کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمیشود
امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم میشود
ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت
قائم مقام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی منصوب شد
حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد
خط فارسی، مرجعیت علمی ایران را منطقهای میکند
وزارت آموزش و پرورش اعلام برنامه امتحانات نهایی را تکذیب کرد
رویکرد تحولی سمپاد از تربیت دانشآموز موفق به سوی پرورش انسان اثرگذار
هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج میکند
شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم
تعلل دولت در اجرای طرح ترمیم حقوق، شکاف بیاعتمادی را گسترش داد
نمایهشدن سه مجله دانشگاه تهران در کتابخانه دیجیتال آلمان
مصاحبه دکتری دانشگاه علامه طباطبائی از فردا آغاز میشود
یک روز جابجایی در برنامه امتحانات دانشگاه صنعتی شریف
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
جزئیات ثبت نام آزمون دستیاری دندانپزشکی را اینجا بخوانید
بررسی وضعیت اشتغال بیش از ۴۰۹ هزار دانشآموخته/ علوم پزشکی در صدر اشتغال
آغاز کلاسهای حضوری دانشگاه صنعتی شریف از ۲۳ خرداد
طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بینظیر
دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی: دستورات لازم برای حضور فعالتر جهاد دانشگاهی صادر میشود
بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگترین سرمایه یک هنرمند است
حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد
دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاهها
هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج میکند
ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت
حجتالاسلام محمد قمی: نهضت خمینی همچنان ادامه دارد
کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمیشود
مساله وطن در صدای علیرضا قربانی و نجابتِ اندوه در آهنگ جدید او
امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم میشود
امتحانات دانشگاه علمی کاربردی غیرحضوری شد
بزرگترین وداع قرن برای امام امت/ بدرقهای به وسعت ایران
شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم
قائم مقام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی منصوب شد
اجماع شورای عالی انقلاب فرهنگی بر تأثیر قطعی سوابق تحصیلی یازدهم و دوازدهم در کنکور ۱۴۰۵
خط فارسی، مرجعیت علمی ایران را منطقهای میکند
بازیگر معروف ایرانی نقش ترامپ را بازی میکند+عکس
موقوفات چطور به حل مشکلات اقتصادی ورود کردهاند؟
امام در اصول فقه به «عرف عقلایی» اهمیت میداد
درک پیام غدیر؛ امامت، ستون فقرات حفظ اسلام در جامعه
ممیزیهای فراوان کلینیک رویا صدای بازیگران را در آورد
پیکر آیتالله العظمی محمد اسحاق فیاض در کاظمین و کربلا تشییع شد
اقتباسی عروسکی از رمان «اسب جنگی» به روی صحنه رفت
چرا روایت ماکان نصیری از صدها گزارش خبری اثرگذارتر شد؟
سه انفجار خورشیدی در یک شبانهروز رخ داد
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.