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
میراث آیت الله شاهآبادی پیوند میان «عرفان شیعی» و سیاست و جهاد بود
«قرآن رنانی» با دستخط رهبر شهید به بازار نشر رسید
برگزاری همایش موکبداران «جاماندگان اربعین حسینی» در فرهنگسرای ولاء
آغاز طرح امنیتی و خدماتی زیارت اربعین حسینی در نجف اشرف
«سیوشش هفت» غم میناب را از زبان خانواده شهدا به تصویر میکشد
ماندگاری ۸۲ درصدی نخبگان؛ جذب ۴۲۰ فارغالتحصیل از دانشگاههای برتر جهان
تیک تاک دوباره برای کارمندان دولت آمریکا مجاز شد
آیین بزرگداشت رهبر شهید انقلاب فردا در دانشگاه تهران برگزار میشود
شرکت سامسونگ کارمندانش در آمریکا را تعدیل کرد
توییت جالب اکانت سفارت ایران درباره ادعای رهگیری موشک های ایران
اعلام نتایج نهایی آزمون دکتری سال ۱۴۰۵ در دهه اول مردادماه
نحوه برگزاری امتحانات و کلاسهای دانشگاههای علوم پزشکی استانهای جنوبی
مهلت تخلیه خوابگاههای دانشجویی دانشگاه الزهراء تمدید شد
درخشش تیم ملی رباتیک ایران در رقابت روبوکاپ جهانی ۲۰۲۶
توضیح معاون علمی رئیس جمهور درباره سند راهبردی «توسعه فرانچایز دانشبنیان»
امارات مقصد بعدی موشکهای ایرانی؟ +عکس
تغییر در فرایند پذیرش دانشجومعلمان/ ایجاد سهمیه بومی برای برخی رشتهها
بررسی افزایش ۳۰ تا ۵۰ درصدی وامهای دانشجویی
آخرین وضعیت صدور احکام انضباطی دانشجویان خاطی حوادث دی ماه اعلام شد
دفترچه سوالات کنکور ارشد ۱۴۰۵ منتشر شد/ اعلام کلید تا ۳۱ تیر
فروشگاههای اپ طرف ثالث بالاخره وارد اندروید میشوند
ترامپ دسترسی به پستهایش در شبکه اجتماعی تروث را میفروشد
آزمون کارشناسی ارشد ۱۴۰۵ در رشتههای شناور برگزار شد
کنکور سراسری ۱۴۰۵ در موعد مقرر برگزار میشود/تامین امنیت آزمون
بزرگداشت رهبر شهید و دکتر مصباحالهدی باقریکنی در دانشگاه امام صادق
گوگل باید دسترسی به سرویسهایش را برای رقبا فراهم کند
نوبت آخر آزمون کارشناسی ارشد سال ۱۴۰۵ برگزار شد
رگولاتور انگلیس درباره تیک تاک تحقیق می کند
برگزاری کنکور ارشد ۱۴۰۵ برای توانخواهان و زندانیان
آزمون کارشناسی ارشد سال ۱۴۰۵ در سلامت و آرامش برگزار شد
نوشتهای که بالای سر یک کودک سرطانی در بیمارستان بقایی اهواز نصب شده
دیوارنگاره میدان ولیعصر (عج) به پیشبینی حذف شرور جهان پرداخت
حال خواننده معروف موسیقی بختیاری خوب نیست
سیاست بچهگانه ترامپ سوژه کارتون هنرمند برزیلی شد
ایران قبرستان متجاوزین+عکس
کارگردان سریال پایتخت درباره رهبر شهید مستند میسازد
کامران نجف زاده به جنوب سفر کرد
وزیر آموزش و پرورش: کیفیتبخشی و عدالت آموزشی دو راهبرد اصلی دولت است
غرق شدن ترامپ، سوژه جدیدترین دیوارنگاره تهران
آغاز دورههای راهبردهای تربیت و یادگیری مربیان پیشدبستانی در مراکز کانون پرورش فکری
نقش سازنده نخبگان در حل مسائل کشور
پویش «حفظ جزء ۳۰ قرآن» ویژه کودکان و نوجوانان برگزار میشود
جزئیات ثبت نام آزمون دانشنامه و گواهینامه تخصصی دندانپزشکی اعلام شد
امتحانات نهایی رشتههای تحصیلی پایه دوازدهم در ۴ استان لغو شد
لزوم چرخش تحولی در دانشگاه فرهنگیان
الگوریتم ایکس پاسخهای دوستان کاربر به پستها را اولویت میدهد
الگوریتم ایکس پاسخهای دوستان کاربر به پستها را اولویت میدهد
واکنش معاون نهاد رهبری به اخراج یک کارمند دانشگاهی به دلیل پیگیری پوشش
مهلت پژوهش برای مادران پژوهشگر به ازای تولد فرزند تمدید شد
نخستین ماهواره راداری کشور در آستانه رونمایی
بیش از ۴۲۰ هزار داوطلب آزمون کارشناسی ارشد ۱۴۰۵ کارت گرفتند
جزئیات طرح جدید تغذیه دانشجویی اعلام شد
تبریک وزیر آموزش و پرورش به قهرمانان المپیاد جهانی فیزیک
روایت ایستادگی ایران در مجلات رشد دانش آموزان
دستورالعمل تداوم برپایی میادین و تجمعات مردمی اعلام شد
پایگاهسازی برای آینده جهان تشیع/ارتباط عاطفی آیت الله بروجردی با مسجد چگونه بود؟
نسب رهبر شهید به کدام امامزادههای ایران میرسد؟
تصویری دیدهنشده از آیت الله سید مجتبی خامنهای در سرپل ذهاب
آخرین تصویر منتشر شده از لیندسی گراهام قبل از مرگش در اوکراین+عکس
نگاهی دقیق به ارزیابی احادیث تحلیلی با تکیه بر روش فهرستی در این کتاب خواندنی
ابراز همدردی الهام پاوه نژاد در واکنش به حملات دشمن به جنوب کشور
چرا غرب از آیتالله خامنهای هراس داشت؟
اینفوگرافیک/در چه صورت از آزمون جامع دکتری معاف میشویم؟
شیاطین در سوگ لیندسی گراهام +عکس
چت جی تی پی از دسترس خارج شد
هشدار سازمان سنجش درباره فعالیت صفحات جعلی در شبکههای اجتماعی
پیام تسلیت وزیر علوم در پی شهادت دانشجوی دانشگاه هرمزگان
تفکیک پذیرش سوابق تحصیلی از آزمون؛ تأکید معاون آموزشی وزارت علوم بر بازه زمانی واحد
گذراندن ۷ واحد درسی از میان دروس ارائه شده معارف اسلامی برای این دانشجویان الزامی شد
معاون علمی رئیس جمهور بر توسعه زیرساختهای کوانتومی تاکید کرد
تیم ملی المپیاد فیزیک ایران در المپیاد ۲۰۲۶ کلمبیا غوغا به پا کرد
گلوله مخصوص ساقط کردن پهپادهای سریع توسط روسیه ساخته شد
پسر استیو جابز به سرطان مبتلا شد
تبریک رئیس فرهنگستان علوم به قهرمانان المپیادهای جهانی ریاضی و فیزیک
تصویری از تبلت جدید سامسونگ لو رفت +عکس
درمان ناباروری مردان با سلولهای بنیادی در آزمایشگاه
ستونهای غلیظ دود در مرزهای مشترک عراق و کویت+عکس
دود از پایگاه آمریکایی بلند شده از خاک عراق قابل مشاهده است +عکس
کشف یک محراب تاریخی در پاسارگاد+عکس
لیندسی گراهام که امروز به درک واصل شد که بود؟ +عکس
امتحانات نهایی رشتههای تحصیلی پایه دوازدهم در ۴ استان لغو شد
مهلت پژوهش برای مادران پژوهشگر به ازای تولد فرزند تمدید شد
لزوم چرخش تحولی در دانشگاه فرهنگیان
جزئیات ثبت نام آزمون دانشنامه و گواهینامه تخصصی دندانپزشکی اعلام شد
بیش از ۴۲۰ هزار داوطلب آزمون کارشناسی ارشد ۱۴۰۵ کارت گرفتند
آزمون کارشناسی ارشد سال ۱۴۰۵ در سلامت و آرامش برگزار شد
ایران قبرستان متجاوزین+عکس
کامران نجف زاده به جنوب سفر کرد
حال خواننده معروف موسیقی بختیاری خوب نیست
وزیر آموزش و پرورش: کیفیتبخشی و عدالت آموزشی دو راهبرد اصلی دولت است
نخستین ماهواره راداری کشور در آستانه رونمایی
دیوارنگاره میدان ولیعصر (عج) به پیشبینی حذف شرور جهان پرداخت
جزئیات طرح جدید تغذیه دانشجویی اعلام شد
واکنش معاون نهاد رهبری به اخراج یک کارمند دانشگاهی به دلیل پیگیری پوشش
آغاز دورههای راهبردهای تربیت و یادگیری مربیان پیشدبستانی در مراکز کانون پرورش فکری
نوشتهای که بالای سر یک کودک سرطانی در بیمارستان بقایی اهواز نصب شده
بررسی افزایش ۳۰ تا ۵۰ درصدی وامهای دانشجویی
الگوریتم ایکس پاسخهای دوستان کاربر به پستها را اولویت میدهد
نقش سازنده نخبگان در حل مسائل کشور
کارگردان سریال پایتخت درباره رهبر شهید مستند میسازد
برگزاری کنکور ارشد ۱۴۰۵ برای توانخواهان و زندانیان
غرق شدن ترامپ، سوژه جدیدترین دیوارنگاره تهران
پویش «حفظ جزء ۳۰ قرآن» ویژه کودکان و نوجوانان برگزار میشود
الگوریتم ایکس پاسخهای دوستان کاربر به پستها را اولویت میدهد
نحوه برگزاری امتحانات و کلاسهای دانشگاههای علوم پزشکی استانهای جنوبی
سیاست بچهگانه ترامپ سوژه کارتون هنرمند برزیلی شد
گوگل باید دسترسی به سرویسهایش را برای رقبا فراهم کند
کنکور سراسری ۱۴۰۵ در موعد مقرر برگزار میشود/تامین امنیت آزمون
آخرین وضعیت صدور احکام انضباطی دانشجویان خاطی حوادث دی ماه اعلام شد
دفترچه سوالات کنکور ارشد ۱۴۰۵ منتشر شد/ اعلام کلید تا ۳۱ تیر
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.