به گزارش ثریا - از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، گروهی از پژوهشگران دانشگاه شیکاگو، دانشگاه ایلینوی شیکاگو و دانشگاه وندربیلت توانستهاند مسیر تولید MXeneها را بهطور اساسی بازتعریف کنند.
MXeneها که تنها ۱۴ سال از معرفی آنها میگذرد، دستهای از مواد دوبعدی رسانا هستند که بهدلیل ساختار اتمی منحصربهفرد خود، توجه بسیاری از حوزههای علمی و صنعتی را به خود جلب کردهاند؛ از باتریها و ابرخازنها گرفته تا محافظت الکترومغناطیسی، کاتالیزورها، مواد سبک فوقمقاوم و حتی جوهرهای رسانا.
با این حال، مسیر تولید این مواد پیشرفته تا امروز چندان هموار نبوده است. روشهای مرسوم ساخت MXeneها مبتنی بر فرایندهای چندمرحلهای، دماهای بالا، استفاده از مواد بسیار خورنده مانند اسید هیدروفلوئوریک و تولید حجم زیادی پسماند شیمیایی بودهاند؛ مسیری پرهزینه، خطرناک و نامناسب برای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ.
دیمیتری تالاپین، استاد مهندسی مولکولی و شیمی دانشگاه شیکاگو، در توضیح این چالش میگوید روشهای قبلی شاید برای پژوهشهای آزمایشگاهی قابلقبول بودند، اما به مانعی جدی برای ورود MXeneها به کاربردهای صنعتی واقعی تبدیل شده بودند. به گفته او، ادامه این روند عملاً آینده تجاری این مواد را تهدید میکرد.
تیم پژوهشی به رهبری تالاپین، اکنون روشی کاملاً متفاوت ارائه داده است؛ روشی که MXeneها را «اتم به اتم» و بهصورت پایینبهبالا میسازد. در این روش جدید که نتایج آن در مجله Nature Synthesis منتشر شده، از فرایند رسوبدهی شیمیایی بخار برای تولید MXeneها استفاده شده است؛ رویکردی که بنا بر اعلام پژوهشگران، هزینه تولید را دستکم دو مرتبه بزرگی کاهش میدهد.
دیان جیانگ، استاد مهندسی شیمی دانشگاه وندربیلت و از نویسندگان این مقاله، این دستاورد را فراتر از یک بهبود فنی میداند و تأکید میکند که این پژوهش در واقع یک روش جدید در سنتز شیمیایی را معرفی کرده است؛ روشی که با استفاده از پیشمادههای آلی تازه، امکان تولید کارآمدتر مواد دوبعدی را فراهم میکند.
جالب آنکه الهام اصلی این پیشرفت، نه از پژوهشهای مدرن، بلکه از مقالهای کمترشناختهشده در سال ۱۹۸۶ آمده است. تالاپین توضیح میدهد که آنها به مقالهای قدیمی از جان کوربت، شیمیدان برجسته دانشگاه ایالتی آیووا، برخوردند که در آن روشی برای سنتز ترکیبات لایهای کلرید–کاربید زیرکونیوم معرفی شده بود؛ موادی که از نظر ساختاری شباهت زیادی به MXeneها دارند، هرچند این نام سالها بعد وارد ادبیات علمی شد.
MXeneها نخستینبار در سال ۲۰۱۱ توسط پژوهشگران دانشگاه درکسل معرفی شدند. این مواد در اصل لایههایی از فلزات واسطه هستند که آنقدر نازک شدهاند که عملاً دوبعدی محسوب میشوند. قابلیت ذخیره یونها بین لایهها و کنترل جریان آنها، MXeneها را به گزینهای جذاب برای فناوریهای ذخیرهسازی انرژی تبدیل کرده است.
نوآ میسون، دانشجوی دکتری و پژوهشگر این پروژه، توضیح میدهد که یکی از مزیتهای کلیدی MXeneها، قابلیت تنظیم گروههای سطحی آنهاست؛ ویژگیای که اجازه میدهد نوع یونهای ذخیرهشده، میزان پایداری آنها و سرعت ورود و خروج یونها با دقت کنترل شود. همین خصوصیت است که MXeneها را به بستری انعطافپذیر برای نسل جدید باتریها و ابرخازنها تبدیل کرده است.
با این حال، روشهای قدیمی تولید MXeneها شباهت زیادی به «تراشیدن یک کتاب از دل یک تکه چوب» داشتند؛ استعارهای که رابرت کلی، استاد فیزیک دانشگاه ایلینوی شیکاگو، برای توصیف فرایندهای خشن و پراتلاف به کار میبرد. در مقابل، روش جدید تیم پژوهشی، MXene را همانطور که باید ساخته شود تولید میکند: لایهبهلایه، منظم و کنترلشده.
پژوهشگران پیشتر در سال ۲۰۲۳ نیز نسخهای اولیه از این روش را منتشر کرده بودند، اما بازده و خلوص محصول هنوز پایین بود. دی وانگ، نویسنده اول این مقالات، میگوید که در آن مرحله، میزان MXene در محصول نهایی به سختی به ۶۰ درصد وزنی میرسید، در حالی که در پژوهش جدید این عدد به حدود ۹۰ درصد افزایش یافته است. به گفته او، تیم پژوهشی نهتنها واکنش جدیدی کشف کرده، بلکه به درک عمیقتری از «رازهای سنتز» این مواد دست یافته است.
مساله ایمنی و هزینه نیز در این پیشرفت نقش کلیدی داشته است. پیشمادهای که در کارهای اولیه استفاده میشد، یعنی تتراکلرید تیتانیوم، آنقدر واکنشپذیر بود که حتی به سرنگهای پلاستیکی آسیب میزد. در مقابل، روش جدید از تتراکلرواتیلن استفاده میکند؛ مادهای ارزان، پایدار و رایج که حتی در فرایندهای صنعتی مانند کافئینزدایی قهوه نیز کاربرد دارد.
تالاپین معتقد است این پژوهش نمونهای روشن از ارزش تحقیقات بنیادی است؛ پژوهشهایی که شاید سالها بدون کاربرد مشخص باقی بمانند، اما در نهایت میتوانند مسیرهای فناورانه کاملاً جدیدی را باز کنند. کنسرسیوم پژوهشی اماستار (M-STAR) که این پروژه در قالب آن انجام شده، بستری فراهم کرده است تا شیمیدانان، فیزیکدانان و مهندسان شیمی با رویکردهای میانرشتهای، MXeneها را به سکوی نوآوریهای آینده تبدیل کنند.
منبع : فوتوسنتز
سیامک صفری: ظرفیت بازگشت به سریالهای نوستالژیک اضافه میشود
سامانه «سادان» برای ارزشگذاری داراییهای نامشهود راهاندازی میشود
آزمون عملی علوم ورزشی در ۲۶ حوزه کشور کلید خورد
بیش از ۱۰۰ میلیارد دقیقه مکالمه و ۸۶ میلیارد پیامک تنها در ۳ ماه
شناسایی خشکیدگی درختان جنگلی با هوش مصنوعی
روند پرداخت یارانههای تغذیه دانشجویان بدون تغییر ماند
بیل گیتس: همه دولت های جهان عقب تر از هوش مصنوعی هستند
نتایج نهایی ۵ آزمون گروه علوم پزشکی منتشر شد
دانشگاه صنعتی امیرکبیر بهدنبال جذب دانشآموزان مستعد کشورهای همسایه
شبکه شعب خودرو۴۵ به ۷۸ شعبه رسید
هلیا امامی: دوست داشتم از کلیشه دختر مثبت فاصله بگیرم
لباس مدرسه فقط فرم نیست، کودک باید آن را دوست داشته باشد
به مناسبت روز سینما: روزی که دوربین شهید آوینی روایتگر جنگ شد
کتاب عروس بی نشان ها: قرار بود یک عمر کنار هم باشند، اما جنگ مهلتشان نداد
حق کودک بر حریم خصوصی؛ چالشی برای فرهنگ دیجیتال ایران
نشر در لهستان؛ انتشار بیش از ۳۱هزار عنوان کتاب در سال ۲۰۲۵
نشان درجه یک هنری به این کارگردان اهدا شد: علیرضا داوودنژاد بدترین فیلمش هم «سینما» است
افزایش پذیرش دانشجو معلم تا سه برابر ظرفیت
۹۵ درصد مدارس کشور آماده بازگشایی هستند
ارزیابی سالانه یک میلیون و ۲۰۰ هزار نوآموز در برنامه سنجش
مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ تمدید شد
تمدید مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی ویژه مهارتی سال ۱۴۰۵
پایان نخستین دوره پسادکتری علوم ورزشی امیرکبیر با محوریت هوش مصنوعی
بزرگترین رقابت دانشآموزی در حوزه کوانتوم و لیزر برگزار شد
شرکت انگلیسی دادههای مشتریانش را به هکرها داد
مهلت انتخاب رشته آزمون دستیاری پزشکی مجدد تمدید شد
حمله ایران معماری هوش مصنوعی امارات را تغییر داد؛ فرار دادهها به کوه
چالشهای مصوبه اخیر «ستاد ویژه ساماندهی فضای مجازی» از منظر حقوقی
مدیران ارشد هوش مصنوعی خواستار کندتر شدن پیشرفت آن شدند
قالیباف قانون ملی توسعه هوش مصنوعی را ابلاغ کرد
سهمیه ویژه کنکور برای آسیبدیدگان جنگ نیازمند بازنگری است
پارادوکس رفاه و رضایت؛ چرا مدرنیته ما را شادتر نکرد؟
پیوند عرفان کلاسیک با زیست انسان معاصر در شرح فتوحات مکیه باب ۵۶۰
عالمی که علم و مبارزه را به سنگر امامت جمعه پیوند زد
نظریات و رویکردهای اسلامی در خصوص مددکاری اجتماعی
نسل امروز بی ارادهتر از نسل قبل است؟
از تربت ۱۷ کیلویی تا یک میلیون سند تاریخی، جلوهای از حرم بانوی کرامت
حجتالاسلام قمی: مردم نمیگذارند قیمت پایان جنگ، فروختن عزت ایران باشد
جزئیات برگزاری بیستمین آزمون سراسری قرآن و عترت
خیابان و زندگی؛ واکاوی نقش زنان در پایداری اجتماعات شبانه
«دهکده سلامت» یادگار یک خیر بزرگ برای بیماران صعب العلاج
چرا عرفانهای نوپدید برای جوان امروز جذاباند؟
نگاهی به سریال «دیوار دفاعی»؛ ملی شدن صنعت نفت با چاشنی فوتبال
شعری از نظامی گنجوی موضوع یک انیمیشن کوتاه شد
دیوارنگاره میدان ولیعصر (عج) موقتا تغییر نمیکند؛ آغاز ایمنسازی
«اسکورت» بر صدر فروش روزانه نشست؛ استقبال از آزادی زنان زندانی
حسین علیزاده مهمان «همکلام» میشود
بازی «بومبوم» با حضور خانواده شهید طهرانیمقدم رونمایی شد
«ململ» مهمان نمایشگاه ایران نوشت شد
محرابی که منافقین را به وحشت انداخت؛ چرا مدنی باید ترور میشد؟
اپل به جمع تولید کنندگان موبایل تاشو پیوست
رئیس دانشگاه تهران: برای مقابله با تحریمهای علمی برنامهریزی میکنیم
روحانیِ پیونددهنده دین و آزادی
توصیه پذیرفته شدگان تیزهوشان، کدام آموزشگاه است؟!
برگزیدگان بیستمین جشنواره ملی شیخ بهایی معرفی و تقدیر شدند
اعلام وجه التزام اسناد وثیقه پذیرفتهشدگان تخصصی و فوقتخصصی پزشکی
علت توقف طرح جدید تغذیه دانشجویی چه بود؟
مهلت مجدد ثبتنام در آزمون ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵
ابلاغ دستورالعمل حجاب به زودی در دانشگاهها
تصمیم جدید وزارت علوم درباره ساماندهی دادههای دانشگاهی
آمار جالب از ازدواجهای دانشجویی: موفقیت ۹۴ درصد ازدواجهای دانشجویی طی ۱۲ سال گذشته
آزمونهای کاردانی مهارتی، کارشناسی ناپیوسته و سردفتری۲۰ شهریور برگزار میشود
روباتها در لهستان راهپیمایی کردند
ورود تاکسیهای خودران به ناوگان اوبر در لندن
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
رئیس دانشگاه تهران: برای مقابله با تحریمهای علمی برنامهریزی میکنیم
روحانیِ پیونددهنده دین و آزادی
توصیه پذیرفته شدگان تیزهوشان، کدام آموزشگاه است؟!
مهلت انتخاب رشته آزمون دستیاری پزشکی مجدد تمدید شد
سهمیه ویژه کنکور برای آسیبدیدگان جنگ نیازمند بازنگری است
اپل به جمع تولید کنندگان موبایل تاشو پیوست
تمدید مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی ویژه مهارتی سال ۱۴۰۵
افزایش پذیرش دانشجو معلم تا سه برابر ظرفیت
پایان نخستین دوره پسادکتری علوم ورزشی امیرکبیر با محوریت هوش مصنوعی
نگاهی به سریال «دیوار دفاعی»؛ ملی شدن صنعت نفت با چاشنی فوتبال
مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ تمدید شد
از تربت ۱۷ کیلویی تا یک میلیون سند تاریخی، جلوهای از حرم بانوی کرامت
مدیران ارشد هوش مصنوعی خواستار کندتر شدن پیشرفت آن شدند
نسل امروز بی ارادهتر از نسل قبل است؟
بزرگترین رقابت دانشآموزی در حوزه کوانتوم و لیزر برگزار شد
ارزیابی سالانه یک میلیون و ۲۰۰ هزار نوآموز در برنامه سنجش
حمله ایران معماری هوش مصنوعی امارات را تغییر داد؛ فرار دادهها به کوه
قالیباف قانون ملی توسعه هوش مصنوعی را ابلاغ کرد
چالشهای مصوبه اخیر «ستاد ویژه ساماندهی فضای مجازی» از منظر حقوقی
«دهکده سلامت» یادگار یک خیر بزرگ برای بیماران صعب العلاج
شبکه شعب خودرو۴۵ به ۷۸ شعبه رسید
نظریات و رویکردهای اسلامی در خصوص مددکاری اجتماعی
پیوند عرفان کلاسیک با زیست انسان معاصر در شرح فتوحات مکیه باب ۵۶۰
شعری از نظامی گنجوی موضوع یک انیمیشن کوتاه شد
«اسکورت» بر صدر فروش روزانه نشست؛ استقبال از آزادی زنان زندانی
شرکت انگلیسی دادههای مشتریانش را به هکرها داد
پارادوکس رفاه و رضایت؛ چرا مدرنیته ما را شادتر نکرد؟
خیابان و زندگی؛ واکاوی نقش زنان در پایداری اجتماعات شبانه
۹۵ درصد مدارس کشور آماده بازگشایی هستند
به مناسبت روز سینما: روزی که دوربین شهید آوینی روایتگر جنگ 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.