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 : نیمه رسانا
جدایی متا از شریک چینی جنجالی کلید خورد
احتمال اعمال محدودیت دوباره بر اینترنت بینالملل وجود دارد؟
خدمات ابری گوگل در هند مختل شد
اقدامات حرم حضرت ابوالفضل العباس(ع) برای استقبال از ماه محرم
رویکردی اجتهادی بر جایگاه مردم در حکمرانی از منظر فقه شیعه در کتاب «فقه، مردم و حکمرانی»
واکاوی در مسئله عرفان و سلامت معنوی کودکان در یک نشست
نتیجه نهایی گفتگوی پیامبر با مسیحیان نجران پس از ماجرای مباهله چه شد؟
افتتاح سردخانه دومداره آمونیاکی شهر اهر با حضور حجت الاسلام خاموشی
هشدار قالیباف به ترامپ و دیگر رهبران جهان+عکس
حجتالاسلام قمی: زبان در وصف شما مردم مبعوث شده قاصر است
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
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
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
دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاهها
حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد
کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمیشود
هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج میکند
ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت
انویدیا با غولهای فناوری کره جنوبی قرارداد بست
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
بازیگر معروف ایرانی نقش ترامپ را بازی میکند+عکس
تأکید رئیس جهاددانشگاهی بر رفع موانع دیوانسالاری و بازگشت به شورای عالی انقلاب فرهنگی
خط فارسی، مرجعیت علمی ایران را منطقهای میکند
چرا روایت ماکان نصیری از صدها گزارش خبری اثرگذارتر شد؟
متن جدید امیرحسین قیاسی در حمایت از ایران و در واکنش به جنگ
موقوفات چطور به حل مشکلات اقتصادی ورود کردهاند؟
امام در اصول فقه به «عرف عقلایی» اهمیت میداد
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
آغاز ثبت نام آزمون کاردانی به کارشناسی از ۲۴ خرداد ماه
رویکرد تحولی سمپاد از تربیت دانشآموز موفق به سوی پرورش انسان اثرگذار
مصوبه افزایش حقوق اعضای هیئت علمی لغو نشده است
اقتباسی عروسکی از رمان «اسب جنگی» به روی صحنه رفت
خبرنگاران ایرانی از دریافت ویزا برای پوشش جام جهانی محروم شدند
روایت الگوی خانواده موفق در «زندگی زیباست» رادیو معارف
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.