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
نتایج انتخاب رشته آزمون کارشناسی رشته‌های علوم پزشکی آزاد اعلام شد
نتایج نهایی پذیرش در آزمون کاردانی به کارشناسی سال ۱۴۰۵ اعلام شد
کارت آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی منتشر شد
ثبت ۱ میلیارد تراکنش در جنگ ۴۰ روزه
واکنش به آسیب کابل‌های اینترنت در تنگه هرمز
تبدیل جیوه به طلا محقق شد
برای نخستین بار: ترمیم دی‌ان‌ای در بدن امید تازه برای درمان یک بیماری ژنتیکی نادر
آغاز ثبت‌نام آزمون دکتری از ۳ آبان: برگزاری آزمون در بهمن ماه
تمدید مهلت ثبت‌نام در سومین جشنواره ملی نشان نیکوکاری
برگزاری یادنامه شهید علی لاریجانی به همراه رونمایی کتابی از او
پناهیان: توجه به ادبیات روایی در مسیر تحول فرهنگی ضروری است
بازیگر «هک‌ها» از فلسطین دفاع کرد؛ پرداخت مالیات برای تامین نسل‌کشی
سینمای کوتاه در محاصره کلیشه‌هاست؛ از فقر ایده تا چالش میزبانی!
طرح یک سریال عاشقانه برای شبکه نمایش خانگی؛ تکرار «پوست شیر» طبیعی است
کمال تبریزی: فیلمسازان جوان از تقلید فاصله بگیرند
جزئیات کنسرت تازه مجید انتظامی اعلام شد؛ شنیدن ملودی‌های خاطره‌انگیز
وقتی «قطع رابطه» سفارشی می‌شود؛ چرا تولید اثر هنری با ریسک همراه است؟
مرثیه‌ای که هنوز با صدای دلتنگی حضرت زینب(س) شنیده می‌شود
انقلابی‌تر بودن با فحش رکیک‌تر ثابت نمی‌شود؛ هنر ماندگار حضرت زهرا(س)
روایت «حماسه فاطمی» و دفاع حضرت زهرا(س) از امامت
اسامی معرفی شدگان چندبرابر ظرفیت آزمون دانشجومعلم سال ۱۴۰۵ اعلام شد
سخنگوی وزارت آموزش و پرورش: وجود ۴۰۰ مدرسه در کشور با یک دانش‌آموز
چرا خانواده‌های پرجمعیت بابت انتخابشان تحقیر می‌شوند؟
خطرناک‌ترین شکل انحراف دینی از دیدگاه حضرت علی(ع)
رویا نونهالی با یک سریال جدید به تلویزیون برمی‌گردد
شاهرخ فروتنیان مهمان یازدهمین قسمت برنامه «هم‌کلام» است.
فصل دوم «بهار شیراز» به آنتن می‌رسد؛ سریالی درباره دغدغه مردم معمولی
پشتیبانی سینمایی‌ها از نویسنده حامی فلسطین؛ بریتانیا تغییر مسیر دهد
آغاز ثبت‌نام بدون آزمون استعدادهای درخشان کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد
امکان قفل کردن محتوا در «چت‌جی‌پی‌تی» فراهم شد
هوش مصنوعی متا اطلاعات کاربران را فاش کرد
انتخاب رشته ۱۲۴ هزار نفر در پذیرش صرفاً بر اساس سوابق تحصیلی سال ۱۴۰۵
حجت الاسلام علوی تهرانی: تکریم حضرت زهرا (س) راه رسیدن به توحید است
«تقاطع خیابان روزولت»؛ روایت تاریخ شفاهی رایزن اقتصادی آمریکا در ایران
ساعت ۲۴ امشب آخرین فرصت ثبت‌نام در پذیرش رشته‌های بدون کنکور سال ۱۴۰۵
دانشگاه‌های ایران به روی دختران جمهوری آذربایجان باز است
آغاز ثبت‌نام پذیرفته‌شدگان کارشناسی ارشد دانشگاه تهران از فردا
هشدار مشاور وزیر علوم درباره سایه جنگ و شکاف اجتماعی
کتیبه‌پوشی زیبای حرم علوی در عزای شهادت حضرت زهرا(س)
تأسیس ۸ مؤسسه جدید فرهنگی قرآن و عترت
چه برنامه‌های تربیتی آموزشی روی کودکان و نوجوانان اثرگذار است؟
آیا جوان امروز کمتر تلاش می‌کند؟
هوش مصنوعی مایکروسافت در تشخیص بیماری دو برابر پزشک دقت دارد
وب سایت‌های دولتی پس از کشف شکاف امنیتی در خاموشی فرو رفتند
کشف نوع جدیدی از افسردگی که زنان را بیشتر گرفتار می‌کند
ادامه اختلال در چت جی‌پی‌تی در میان کاربران ایرانی
روباتی که روی دست چاقو کشید
شیخ طوسی هزار سال پیش درباره اعجاز و تحریف قرآن چه می‌گفت؟
کاظمی: ۱۱ هزار کلاس درس سال گذشته هوشمند سازی شد
خانواده در محاصره اندیشه‌های غربی؛ فقه اسلامی چه پاسخی دارد؟
مستند برنده اسکار در جشنواره مقاومت حضور دارد؛ اکران فیلم در میادین
«گربه سگ؛ نتانیاهو و ترامپ» طرح جدید شجاعی طباطبایی شد
روایتی از ۴ زن در اسارت؛ «سلول» تقابل امید و ناامیدی است
سریال «شکیب عیار» به نیمه رسید؛ اهمیت فیلمنامه آماده قبل از کلید زدن
جزئیات کنسرت علیرضا مشایخی و ماجرای داشتن پوست کرگدن در موسیقی!
دفاع شاعر مسلمان از شعر غزه که در پارلمان ولز اجازه خواندن نیافت
روایت پیشرفت باید از کتاب‌ها به کلاس‌های درس برسد
برگزاری آیین گشایش جشنواره دوازدهم خاتم؛ جشنواره خاتم جشنواره دلهاست
امکان جذب دانشجوی بین‌المللی به‌صورت کاملاً مجازی در ۶ دانشگاه
روبات انسان‌نما در کره جنوبی می‌تواند بار ۲۰ کیلویی را بلند کند
توسعه هوش مصنوعی زبان فارسی نیازمند سرمایه‌گذاری بلندمدت است
سواد رسانه‌ای؛ از مدرسه تا خانواده
منفوریت بهائیت در یمن، از علی عبدالله صالح تا سید عبدالملک حوثی
ایران آمادگی نصب گنبد جدید حرم حسینی را تا پایان سال دارد
اعلام نحوه تاثیر معدل در آزمون‌های علوم پزشکی؛ محاسبه نمره خارجی‌ها
رتبه امنیت سایبری بانک‌ها به‌زودی اعلام می‌شود
برترین دانشگاه‌های کشور در جذب دانشجوی خارجی معرفی شدند
تاسیس شعبه دانشگاه تهران در عراق با ۱۴ رشته؛ حل مشکل دانشجویان خارجی
آنتروپیک هوش مصنوعی را جایگزین نیروی انسانی تازه کار می‌کند
۲۹ دانشگاه میزان وثیقه تعهدات دستیاران پزشکی را اعلام کردند
نتایج اولیه رشته‌های دارای شرایط خاص دانشگاه علمی کاربردی اعلام شد
۲۰ درصد ظرفیت جذب عمومی به نخبگان اختصاص می‌یابد
ژاپن با پهپاد خرس‌ها را فراری می‌دهد
آغاز به کار آزمایشگاه تصویربرداری کوانتومی دانشگاه شهیدبهشتی
وزارت بهداشت نقشی در فرآیند بورس‌های تحصیلی دولت‌های خارجی ندارد
ساعت ۱۲ امشب آخرین مهلت انتخاب رشته در پذیرش بدون کنکور سال ۱۴۰۵
جابجایی ۲۹۱ میلیارد پیام توسط ۷۲ میلیون کاربر در شاد
نگرش انسان و برداشت های او از جهان در کتاب «تفاوت نگاه‌ها»
حکمرانی اسلامی بدون داده‌های اجتماعی ممکن است؟
فارسی هنوز در هند زنده است؛ چرا ایران از این گنجینه غافل مانده؟
اعلام نحوه تاثیر معدل در آزمون‌های علوم پزشکی؛ محاسبه نمره خارجی‌ها
برترین دانشگاه‌های کشور در جذب دانشجوی خارجی معرفی شدند
تاسیس شعبه دانشگاه تهران در عراق با ۱۴ رشته؛ حل مشکل دانشجویان خارجی
انتخاب رشته ۱۲۴ هزار نفر در پذیرش صرفاً بر اساس سوابق تحصیلی سال ۱۴۰۵
اسامی معرفی شدگان چندبرابر ظرفیت آزمون دانشجومعلم سال ۱۴۰۵ اعلام شد
امکان جذب دانشجوی بین‌المللی به‌صورت کاملاً مجازی در ۶ دانشگاه
ایران آمادگی نصب گنبد جدید حرم حسینی را تا پایان سال دارد
روایتی از ۴ زن در اسارت؛ «سلول» تقابل امید و ناامیدی است
سریال «شکیب عیار» به نیمه رسید؛ اهمیت فیلمنامه آماده قبل از کلید زدن
روایت پیشرفت باید از کتاب‌ها به کلاس‌های درس برسد
دانشگاه‌های ایران به روی دختران جمهوری آذربایجان باز است
آغاز ثبت‌نام بدون آزمون استعدادهای درخشان کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد
شیخ طوسی هزار سال پیش درباره اعجاز و تحریف قرآن چه می‌گفت؟
منفوریت بهائیت در یمن، از علی عبدالله صالح تا سید عبدالملک حوثی
روبات انسان‌نما در کره جنوبی می‌تواند بار ۲۰ کیلویی را بلند کند
سواد رسانه‌ای؛ از مدرسه تا خانواده
«گربه سگ؛ نتانیاهو و ترامپ» طرح جدید شجاعی طباطبایی شد
کاظمی: ۱۱ هزار کلاس درس سال گذشته هوشمند سازی شد
دفاع شاعر مسلمان از شعر غزه که در پارلمان ولز اجازه خواندن نیافت
جزئیات کنسرت علیرضا مشایخی و ماجرای داشتن پوست کرگدن در موسیقی!
توسعه هوش مصنوعی زبان فارسی نیازمند سرمایه‌گذاری بلندمدت است
حجت الاسلام علوی تهرانی: تکریم حضرت زهرا (س) راه رسیدن به توحید است
مستند برنده اسکار در جشنواره مقاومت حضور دارد؛ اکران فیلم در میادین
امکان قفل کردن محتوا در «چت‌جی‌پی‌تی» فراهم شد
آغاز ثبت‌نام پذیرفته‌شدگان کارشناسی ارشد دانشگاه تهران از فردا
ساعت ۲۴ امشب آخرین فرصت ثبت‌نام در پذیرش رشته‌های بدون کنکور سال ۱۴۰۵
خانواده در محاصره اندیشه‌های غربی؛ فقه اسلامی چه پاسخی دارد؟
آغاز ثبت‌نام آزمون دکتری از ۳ آبان: برگزاری آزمون در بهمن ماه
نتایج نهایی پذیرش در آزمون کاردانی به کارشناسی سال ۱۴۰۵ اعلام شد
فصل دوم «بهار شیراز» به آنتن می‌رسد؛ سریالی درباره دغدغه مردم معمولی
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.