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
آموزش ۶۵ هزار آموزگار ابتدایی برای استفاده از ظرفیت بازی و ورزش
وزیر آموزش و پرورش: دریافت هرگونه وجه هنگام ثبتنام در مدارس دولتی ممنوع است
برنامههای «زیست عفیفانه» از مهر در مدارس اجرا میشود
انتظار معاونت علمی از CVCها برای سرمایهگذاری در ۷هزار شرکت نوپا
کارنامه نهایی و دفترچه انتخاب رشته آزمون دستیاری منتشر شد
آلمان موشک و ۵ ماهواره به مدار زمین فرستاد
ظرفیت ۶ هزارنفری دستیاری پزشکی ۱۴۰۵؛ تعیین ظرفیت تعهد مناطق محروم
تحریم علم، رفتار علمی نیست؛ باید به دنبال مسیرهای جایگزین برای انتشار آثار محققان بود
بازنمایی قدرت نرم ایران در شرایط پساجنگ و جایزه جهانی دیپلماسی
آیا اصرار بر تفاوتهای فقهی، آب به آسیاب دشمنان وحدت اسلامی میریزد؟
انتظار، منطق دینی آمادگی تاریخی برای آینده موعود
«تحول تاریخی مفهوم فلسفه» با تقدیر از پرویز ضیاءشهابی رونمایی میشود
نگاهی به حکمرانی فضای مجازی در ایران از منظر تحلیل نهادی تنظیمگری
نظر قرآن درباره مسئولیت اجتماعی برای میانجیگری بین اختلاف زوجین
در همایش ادیان سن پترزبورگ چه گذشت؟ تاکید ایران بر مقاومت
حل موضوع حجاب با «مسئلهمندی مشترک»؛ مردم را درگیر مسئله وحدت کنیم
خود بنده فرهنگ درخشان تو آمد؛ آن قوم که از روی طمع، بنده تو را خواست
فروش «رویای نیمهشب» ۱۰۰ درصد افزایش یافت
نرگس آبیار: سینما را خودآموز یاد گرفتم
بزرگداشت جین فوندا در ونیز؛ از ترامپ بیزارم!
رونمایی از تندیس اکبر عبدی؛ هنرمندی که به خاطرهای ملی تبدیل شد
تصاویری از موشک بالستیک جهاد که در جریان یکی از موجهای عملیات نصر-۲ شلیک شده بود
نگاهی به انیمیشن «سفینه نجات»؛ وقتی تعزیه با ابرقهرمانی فضایی گره میخورد
آغاز ثبت نام بیستمین آزمون سراسری قرآن و عترت
افشای هک وب سایت آلمانی توسط هوش مصنوعی اوپن ای آی
انتخاب رشته داوطلبان آزمون کارشناسی ارشد ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد تمدید شد
سال تحصیلی جدید دانشگاه صنعتی امیرکبیر از ۲۸ شهریور آغاز میشود
ظرفیت ۱۴۶ هزار نفری پذیرش در کنکور ارشد ۱۴۰۵
جان مالکوویچ در ونیز تشویق شد؛ هجوم «اسب وحشی نهم» به اسکار
دانشمندی که جواب سوالهایش را از آسمان میخواست
ادامه حاشیههای «آرش» و نوید؛ کیت بلانشت «الکترا» شد
کلونی در جشنواره فیلم ونیز درخشید و با شیر طلا به ترامپ تاخت
جدال دوباره ساترا و ارشاد؛ «داش آکل» وارد میشود
موشک ایرانی موضوع نخستین شماره کتابمجله "آورد"
فراخوانی برای جمع آوری «ایدههای برتر قرآنی»
موانع استجابت دعا چیست؟ طلب مغفرت برای کافران مستجاب نمیشود
مدیر اسلامی با مهندسی انسجام، سلایق را به وحدت عمل در میآورد
تصویری از نماز بر پیکر شهدای عروسی کوهستک سیریک
خوانش هجرتی تاریخی توسط یک زن در سپهر فرهنگی ایران
آغاز ثبت نام دهمین دوره تخصصی صحیفه سجادیه
مداحان کشور برای نوجوانان کلاس مداحی برگزار میکنند
هنر صاحب جواهر ایستادن میان قالب نص و روح تشریع در فقاهت بود
منشور کوروش بدون حتی یک رای مخالف و اصلاحیه در یونسکو ثبت شد
ورود هوش مصنوعی به موضوعات قرآنی و پژوهشهای حدیثی و دینی
پایبندی پل شریدر به هوش مصنوعی؛ فیلم بعدی با AI ساخته میشود
یوسف حاتمی کیا: ۶سال گفتند این فیلم مصلحت نیست؛ مردمی که از غم نان با جان قمار میکنند
واکاوی رابطه هنر و سرمایه در ریبون
دلاور تنگستانی که حماسه بی پایان غیرت در خلیج فارس را زنده کرد
تابآوری کودکان در جنگ را با داستان افزایش دهیم
برگزاری بزرگداشت ابوریحان بیرونی از سوی فلاسفه و اساتید
از نگاه امیرالمومنین(ع) راه مهار طمع انسان به قدرت و ثروت چگونه است؟
برگزاری آزمونهای تافل و GRE رسماً در ایران متوقف شد
اعلام جزئیات مرحله شفاهی آزمونهای دانشنامه تخصصی و فوق تخصصی پزشکی
ایران پرچمدار المپیاد فناوری نانو در سطح جهانی
محکومیت اقدام غیرقانونی آمریکا علیه متقاضیان آزمونهای بینالمللی
ارزش از کدنویسی به فهم مسئله منتقل میشود
ثبت نام آزمون پذیرش پزشکی از لیسانس ۱۴۰۵ آغاز شد/ اعلام جزئیات آزمون
واکنش وزیر علوم به تحریمهای علمی آمریکا
مهلت انتخاب رشته آزمون کارشناسیارشد سال ۱۴۰۵ تمدید شد
ویژه برنامههای هفته وحدت در تجمعات شبانه
افتتاح دفاتر مشاوره وقف در سراسر کشور
برگزاری رویداد رحمه للعالمین در باغ کتاب
دانشجویان خارجی جشنواره هنر و رسانه عهد همزیستی را برگزار میکنند
وقف بر پایه ایثار، نوعدوستی و دوراندیشی استوار است
آغاز انتخاب رشته داوطلبان آزمون کارشناسی ارشد سال ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد
شرکت های فناوری خواستار افزایش دفاع سایبری در مقابل حملات هوش مصنوعی
نوار نانویی ۳ داروی مسکن را در کمتر از ۲ ثانیه آزاد میکند
قدرتمندترین موشک اروپا به پرواز درآمد
تاکید علمای مسلمان بر عملی کردن وحدت و ایستادگی در مقابل دشمن مشترک
نزاع حجاب، از ابتدا نزاع بر سر قدرت زن بود
البرز زیر بار کمبود مدرسه؛ مهاجرت چالش بزرگ مدارس البرز
توانمند سازی و گذار از الفبا رویکرد جدید سواد آموزی استان سمنان
جزئیات بورسیه تحصیلی صنعت و مشاغل در پذیرش کارشناسی ارشد ۱۴۰۵
غرامت ۱۸ میلیارد دلاری متا برای فرار از شکایت ایالتهای آمریکا
واکنش دانشگاه صنعتی خواجه نصیر به کناره گیری رئیس آن
نفوذ هکرهای چینی به ناسا و سنای آمریکا ردیابی شد
موبایلهای آینده چگونه تغییر میکنند؟
از خیالپردازی سرامیک تاشاعرانگی کاغذ در ماه هنر؛ تکثرِ بودن در پایتخت
محمد اصفهانی در دومین شب از «روایت رحمت» روی صحنه میرود
در طبیعت چه خبر است؟ یک مجموعه خواندنی برای کودکان
ثبت نام آزمون پذیرش پزشکی از لیسانس ۱۴۰۵ آغاز شد/ اعلام جزئیات آزمون
محکومیت اقدام غیرقانونی آمریکا علیه متقاضیان آزمونهای بینالمللی
واکنش وزیر علوم به تحریمهای علمی آمریکا
مهلت انتخاب رشته آزمون کارشناسیارشد سال ۱۴۰۵ تمدید شد
اعلام جزئیات مرحله شفاهی آزمونهای دانشنامه تخصصی و فوق تخصصی پزشکی
برگزاری آزمونهای تافل و GRE رسماً در ایران متوقف شد
برگزاری بزرگداشت ابوریحان بیرونی از سوی فلاسفه و اساتید
تابآوری کودکان در جنگ را با داستان افزایش دهیم
ایران پرچمدار المپیاد فناوری نانو در سطح جهانی
از نگاه امیرالمومنین(ع) راه مهار طمع انسان به قدرت و ثروت چگونه است؟
ارزش از کدنویسی به فهم مسئله منتقل میشود
یوسف حاتمی کیا: ۶سال گفتند این فیلم مصلحت نیست؛ مردمی که از غم نان با جان قمار میکنند
دلاور تنگستانی که حماسه بی پایان غیرت در خلیج فارس را زنده کرد
منشور کوروش بدون حتی یک رای مخالف و اصلاحیه در یونسکو ثبت شد
ورود هوش مصنوعی به موضوعات قرآنی و پژوهشهای حدیثی و دینی
خوانش هجرتی تاریخی توسط یک زن در سپهر فرهنگی ایران
آغاز ثبت نام دهمین دوره تخصصی صحیفه سجادیه
هنر صاحب جواهر ایستادن میان قالب نص و روح تشریع در فقاهت بود
سال تحصیلی جدید دانشگاه صنعتی امیرکبیر از ۲۸ شهریور آغاز میشود
واکاوی رابطه هنر و سرمایه در ریبون
پایبندی پل شریدر به هوش مصنوعی؛ فیلم بعدی با AI ساخته میشود
مداحان کشور برای نوجوانان کلاس مداحی برگزار میکنند
ظرفیت ۱۴۶ هزار نفری پذیرش در کنکور ارشد ۱۴۰۵
مدیر اسلامی با مهندسی انسجام، سلایق را به وحدت عمل در میآورد
ادامه حاشیههای «آرش» و نوید؛ کیت بلانشت «الکترا» شد
فراخوانی برای جمع آوری «ایدههای برتر قرآنی»
دانشمندی که جواب سوالهایش را از آسمان میخواست
جدال دوباره ساترا و ارشاد؛ «داش آکل» وارد میشود
انتخاب رشته داوطلبان آزمون کارشناسی ارشد ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد تمدید شد
تصویری از نماز بر پیکر شهدای عروسی کوهستک سیریک
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.