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
شیوه برگزاری امتحانات و کلاسهای دانشگاههای غیرانتفاعی اعلام شد
درخواست جمعی از اساتید حوزه علمیه برای دفن امام شهید در شهر مقدس قم
اعتراض دانش آموزان به تاثیر قطعی معدل بر کنکور
دل نوشته فرهاد قائمیان به مناسبت فرا رسیدن عید سعید غدیر خم
انتشار تازهترین اثر محسن چاوشی برای تکریم بیماران صعب العلاج
چگونه ابوترابی نقشه بعثیها برای قتلعام اسرا را ناکام گذاشت؟
مهمترین پیام اجتماعی غدیر اتحاد ملی ملتهاست
نابودی نیروی دریایی صدام به روایت یک نوجوان در این کتاب خواندنی
علی (ع) الگوی کامل انسانِ قهرمان و تولد در جهانی نمادین
چطور فوتبال به سلاح مخفی پنتاگون تبدیل شد؟
تصاویر کاتالوگ بزرگترین تولیدکننده آنتیبادی جنجال آفرین شد
آیا واقعا میتوان گسلهای تهران را فعال کرد؟
هوش مصنوعی ایلان ماسک طی ۴ روز یک جهان را نابود کرد
زمانبندی امتحانات دانشگاه شهیدبهشتی به دلیل برگزاری آزمون ارشد تغییرکرد
غدیر حلقهای است که سنتهای مذهبی را به فرهنگ ملی پیوند میزند
ریاکاریهای بنی عباس کتاب و منتشر شد
جشن مردمی غدیر؛ دانشگاه تربیتی تمدنسازی
وزیر آموزش و پرورش: هیچ ابزاری نمیتواند جای کتاب و کتابخوانی را بگیرد
اتاق ماهواره دانشگاه علم و صنعت به موزه جنگ تبدیل میشود
حسین گل گلاب مردی که با این شعر در ایران ماندگار شد
روایتی از غدیر فراتر از یک واقعه تاریخی در کتاب «زیارت غدیریه»
اصل ماجرای شایعه استعفای پزشکیان چه بود؟
راهاندازی رشته «موسیقی ردیف دستگاهی» در دانشگاه استاد فرشچیان
ثبت نام کودکان این کشور در اینستاگرام و تیک تاک ممنوع شد
چرا توصیه شده زیارت جامعه کبیره بخوانیم؟ مداومت آیت الله بهجت
نسخه بنیاد علم برای توقف افت علمی دانشگاهها
خسارت جنگ به ۶۰ شرکت فناوری دانشگاه شریف
حسین سیب سرخی به سوگ مادر نشست
گردهمایی اندیشمندان جهان اسلام در نشست بین المللی غدیر، ولایت و وحدت برگزار میشود
نمایشگاه عکس فیلمهای احمدرضا درویش با عنوان «سرزمین خورشید» افتتاح شد
آهنگ جدید علیرضا قربانی برای ایران منتشر شد
امام هادی(ع) چگونه تهدید محاصره را تبدیل به فرصت ایجاد شبکه وکالت کرد؟
پرفروشترین کتابهای نمایشگاه مجازی کتاب هفتم مشخص شدند
خانم خبرنگار: نقد کتاب گمشده امروز رسانههاست
جامعه ایرانی با تکیه بر دینداری و مقاومت سرمایهای عظیم برای کشور است
آیتالله رشاد: فهم معارف ولایت، توفیقی از جانب خداست
استاد داوری اردکانی: بود و نبود فلسفهای که با نظم زندگی در هماهنگی نباشد، یکی است
بازخوانی و تحلیل پیامهای رهبر انقلاب در دانشگاه آزاد اسلامی
مهلت ثبتنام کارشناسی ارشد پردیس بینالمللی دانشگاه امیرکبیر تمدید شد
احتمال تغییر در تقویم آموزشی دانشگاهها برای مدیریت بحران انرژی قوت گرفت
ایران با ارتقای دو پلهای در رتبه ۶ جهانی مدارک علمی پراستناد قرار گرفت
برنامه کامل زمان بندی آزمونهای سال ۱۴۰۵ اعلام شد
اعتراف به ضعفهای کاخ سفید در دوران بایدن در کتاب خاطرات همسرش
چگونه یک بنای ایرانی، معماری غرب را دگرگون کرد؟
در اینجا کتابها بیشتر از اسباببازی فروش رفتند
استوری پرواز همای به یاد شهدای جنگ رمضان
تصویر دیده نشده از شهید نصرالله و سپهبد سلامی و محمد پاکپور
«دولتشهر تنها»، خرده روایت هایی از روستاهای کردنشین و محله های تهران
شاهنامه چگونه سیستم ایمنی جامعه ایرانی را تقویت میکند؟
وزیر ارشاد: تجمعات خیابانی اکسیر شجاعت مردم ایران را تکثیر کرد
کاظمی: پیشنهادات تاثیر قطعی معدل در کنکور به شورای عالی انقلاب فرهنگی ارائه شد
وزیر آموزش و پرورش: نهضت عدالت آموزشی فقط مدرسهسازی نیست
امسال تمامی مراحل ثبت نام دانش آموزان غیرحضوری انجام میشود
امتحانات پایههای اول تا دهم از امروز آغاز میشود
محکومیت ۱۲ میلیاردی فرزاد فرزین باطل شد
عروسی خون در «کشتارگاه» را ببینید
بازدیدهای به وقت ایران ۱۰ میلیونی شد
زمان دقیق برگزاری کنکور سراسری و ارشد ۱۴۰۵ اعلام شد
مدل جدید چت جی پی تی تبدیل به سلاح بانک های ژاپنی در مقابل هکرها شد
میز مطالعات اجتماعی جنگ در وزارت علوم تأسیس شد
بازگشت تدریجی به محیطهای دانشگاهی آغاز شد
وطندوستی در ذهنیت ایرانی اصل مسلم است
«بچه مردم» به جشنواره زلین جمهوری چک میرود
«صبح روز چهلم» روی آنتن میرود؛ روایتی از جنگ رمضان
مستند «عروس لبنان» آماده نمایش شد
از تثبیت اجاره بهای سالنهای کنسرت چه خبر؟
رابرت دنیرو دوباره برای اسکورسیزی بازی میکند
توزیع ۳۰ هزار وعده غذایی میان زائران در حرم حضرت عباس(ع)
تمدید ثبت نام در مرحله دوم آزمون دکتری ۱۴۰۵ در دانشگاه علامه
آخرین مهلت پذیرش دکتری استادمحور بدون آزمون دردانشگاه علم و صنعت ایران
اینستاگرام، فیس بوک و واتساپ پولی میشوند؟
ساعت ۱۲ امشب آخرین فرصت ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵
فیلم کوتاه «تامینا» روایت انسان های گرفتار انتخاب
فرماندهی رهبر شهید در بحرانها چگونه بود؟
از شروع «طوفان» با بازی کنت برانا تا اجرای نمایشی جدید در کاخ هنر
احیای موزه هنرهای معاصر اهواز با رویداد «سرزمین خورشید»
«آدابالحرب و الشجاعه»، نثری استوار از عشق به صلح و آیین جنگ
آزمون جایگزین دانشآموختگان پزشکی خارج از کشور برگزار شد
گوگلپلی و اپاستور در دسترس قرار گرفت
منع ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵ برای ۳ گروه از داوطلبان
ساعت ۱۲ امشب آخرین فرصت ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵
برنامه کامل زمان بندی آزمونهای سال ۱۴۰۵ اعلام شد
آخرین مهلت پذیرش دکتری استادمحور بدون آزمون دردانشگاه علم و صنعت ایران
بازگشت تدریجی به محیطهای دانشگاهی آغاز شد
زمان دقیق برگزاری کنکور سراسری و ارشد ۱۴۰۵ اعلام شد
«بچه مردم» به جشنواره زلین جمهوری چک میرود
بازدیدهای به وقت ایران ۱۰ میلیونی شد
میز مطالعات اجتماعی جنگ در وزارت علوم تأسیس شد
اینستاگرام، فیس بوک و واتساپ پولی میشوند؟
محکومیت ۱۲ میلیاردی فرزاد فرزین باطل شد
ایران با ارتقای دو پلهای در رتبه ۶ جهانی مدارک علمی پراستناد قرار گرفت
احتمال تغییر در تقویم آموزشی دانشگاهها برای مدیریت بحران انرژی قوت گرفت
توزیع ۳۰ هزار وعده غذایی میان زائران در حرم حضرت عباس(ع)
رابرت دنیرو دوباره برای اسکورسیزی بازی میکند
از تثبیت اجاره بهای سالنهای کنسرت چه خبر؟
کاظمی: پیشنهادات تاثیر قطعی معدل در کنکور به شورای عالی انقلاب فرهنگی ارائه شد
«صبح روز چهلم» روی آنتن میرود؛ روایتی از جنگ رمضان
وطندوستی در ذهنیت ایرانی اصل مسلم است
وزیر آموزش و پرورش: نهضت عدالت آموزشی فقط مدرسهسازی نیست
از شروع «طوفان» با بازی کنت برانا تا اجرای نمایشی جدید در کاخ هنر
وزیر ارشاد: تجمعات خیابانی اکسیر شجاعت مردم ایران را تکثیر کرد
تمدید ثبت نام در مرحله دوم آزمون دکتری ۱۴۰۵ در دانشگاه علامه
احیای موزه هنرهای معاصر اهواز با رویداد «سرزمین خورشید»
مستند «عروس لبنان» آماده نمایش شد
چگونه یک بنای ایرانی، معماری غرب را دگرگون کرد؟
استوری پرواز همای به یاد شهدای جنگ رمضان
در اینجا کتابها بیشتر از اسباببازی فروش رفتند
مهلت ثبتنام کارشناسی ارشد پردیس بینالمللی دانشگاه امیرکبیر تمدید شد
«آدابالحرب و الشجاعه»، نثری استوار از عشق به صلح و آیین جنگ
مدل جدید چت جی پی تی تبدیل به سلاح بانک های ژاپنی در مقابل هکرها شد
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.