به گزارش ثریا - از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، پژوهشگران آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور با طراحی غشایی نوآورانه از جنس مکسین، موفق شدند برای نخستینبار جریان یونها را در لحظه و با اعمال ولتاژ الکتریکی کنترل کنند؛ دستاوردی که میتواند صنعت تصفیه آب، دارورسانی و استخراج عناصر کمیاب را وارد عصر تازهای از دقت و کارآمدی کند. ویژگی تازه این غشا، امکان تنظیم لحظهای و حتی تقویت خودکار جریان یونها است.
این گروه در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (Lawrence Livermore National Laboratory) اعلام کردند که با بهرهگیری از ساختاری نوین مبتنی بر مواد دوبعدی موسوم به مکسین (MXene)، توانستهاند غشایی بسازند که همانند یک ترانزیستور عمل میکند و امکان تنظیم لحظهای جداسازی یونها را فراهم میآورد؛ قابلیتی که تا پیش از این در حوزه فناوری غشاها غیرممکن تلقی میشد.
این پژوهش که نتایج آن در نشریه معتبر ساینس ادونسز (Science Advances) منتشر شده، افق تازهای پیش روی فرایندهای جداسازی دقیق گشوده است؛ فرایندهایی که در حوزههایی چون تصفیه آب، انتقال هدفمند دارو در بدن و بازیابی عناصر کمیاب خاکی نقشی بنیادین دارند.
اهمیت این عناصر در زنجیره تأمین صنعتی و فناوریهای پیشرفته، بر کسی پوشیده نیست و هرگونه پیشرفت در بهبود استخراج و خالصسازی آنها، پیامدهای اقتصادی و راهبردی گستردهای بههمراه خواهد داشت.
غشاهای طراحیشده از انباشت لایههای بسیار نازک مکسین تشکیل شدهاند؛ ورقههایی دوبعدی که تنها چند اتم ضخامت دارند. در میان فاصلههای بسیار ریز و در مقیاس نانو که میان این لایهها ایجاد میشود، کانالهایی شکل میگیرد که یونها ناگزیرند برای عبور از غشا از آنها بگذرند.
تا پیش از این، جامعه علمی بر این باور بود که ویژگیهای چنین غشاهایی ذاتی و غیرقابل تغییر است و سرعت و میزان انتقال یونها از همان آغاز ساخت، تثبیت میشود.
با این حال، پژوهشگران این مرکز تحقیقاتی نشان دادند که این فرضیه چندان هم قطعی نیست. آنها دریافتند که بهدلیل رسانابودن الکتریکی مکسین، میتوان با اعمال یک میدان الکتریکی، کارآمدی انتقال مولکولی از میان غشا را دگرگون کرد.
به بیان دیگر، این غشا همانند یک ترانزیستور الکترونیکی عمل میکند؛ ابزاری که در مدارهای الکتریکی با اعمال ولتاژ به پایانه «گِیت»، جریان را تنظیم میکند.
الکساندر نوی، دانشمند این آزمایشگاه و یکی از نویسندگان اصلی مقاله، در توضیح این دستاورد گفت الهام این طرح از توانایی ترانزیستورها در تنظیم جریان گرفته شده است. او برای سادهترشدن موضوع، مثالی ملموس ارائه کرد: همانگونه که میتوان با یک شیر یا حتی با فشردن شلنگ آب، میزان جریان آب را کموزیاد کرد، در اینجا نیز میدان الکتریکی نقش همان ابزار تنظیمکننده را ایفا میکند و عبور یونها را مهار یا تقویت میکند.
در این سامانه، بار الکتریکی سطح غشا تعیین میکند چه تعداد یون بتوانند در فاصله میان لایههای مکسین جای بگیرند و با چه سهولتی حرکت کنند. بدینترتیب، ویژگیهای انتقالی غشا نهتنها قابل تغییر است، بلکه میتوان آن را در طول فرایند جداسازی، بهصورت لحظهای روشن یا خاموش کرد و به شرایط دلخواه رساند.
نکته درخور توجه دیگر، کشف تأثیر ولتاژ نوسانی مثبت و منفی بر عملکرد غشا است. آدیتیا پِندسه، پژوهشگر پسادکتری پیشین این آزمایشگاه و از دیگر نویسندگان مقاله، اعلام کرد که با اعمال ولتاژ متناوب، انتقال یونها از میان غشا تقویت شده و سامانه عملاً به حالتی «خودپمپاژ» میرسد. این ویژگی باعث میشود یونها با کارآمدی بیشتری از کانالهای نانومتری عبور کنند و نیاز به اتکا صرف به انتشار غیرفعال کاهش یابد.
آرجون ینِمادی، دانشجوی تحصیلات تکمیلی در مؤسسه فناوری ماساچوست (Massachusetts Institute of Technology)، نیز این رویکرد مبتنی بر ولتاژ نوسانی را کشفی مهم توصیف کرد؛ چراکه به غشا امکان میدهد بهجای تکیه بر فرایندهای طبیعی و کند انتشار، بهطور فعال در هدایت انتقال مولکولی نقشآفرینی کند.
پژوهشگران در گام بعدی قصد دارند کارایی این غشاهای ترانزیستوری را در انتقال و جداسازی یونهای عناصر کمیاب خاکی بیازمایند؛ موادی که برای تولید تجهیزات الکترونیکی پیشرفته، باتریها، موتورهای الکتریکی و بسیاری از فناوریهای نوین ضروری هستند.
اگر این فناوری بتواند در مقیاس صنعتی نیز عملکرد خود را حفظ کند، میتواند تحولی بنیادین در صنایع مرتبط با انرژی، محیطزیست و فناوریهای پیشرفته ایجاد کند.
این دستاورد نشان میدهد که مرز میان الکترونیک و علم مواد روزبهروز کمرنگتر میشود و مفاهیمی که روزگاری صرفاً در مدارهای نیمهرسانا معنا داشت، اکنون راه خود را به حوزههای زیستی و شیمیایی نیز گشوده است؛ مسیری که میتواند آینده فرایندهای جداسازی را بهکلی دگرگون کند.
منبع : ترانزیستور
توانمندسازی مدرسان آموزش خانواده با رویکرد جوانی جمعیت
ایلان ماسک نخستین تریلیونر دنیا میشود
افزایش سهمیه بومی در دستیاری دندانپزشکی؛ اعلام آخرین مهلت ثبتنام
تاکید بر ارتقای کیفیت آموزش هُنر در مدارس
اپ ادیتس متا صاحب دستیار هوش مصنوعی می شود
تبدیل شدن آئین تعویض پرچم امام حسین(ع) به رویدادی جهانی
اهمیت هوش مصنوعی در مسیر ارتقای کیفیت آموزشی
جلسه تلاوت و هماندیشی قاریان بینالمللی مزین به نام رهبر شهید
فلسفه در اندیشه حضرت امام، مقدمهای ضروری برای رسیدن به عرفان است
جریان قاتلان حسین (ع) امروز در مقابل امت ایشان قرار گرفتهاند
جدایی متا از شریک چینی جنجالی کلید خورد
احتمال اعمال محدودیت دوباره بر اینترنت بینالملل وجود دارد؟
خدمات ابری گوگل در هند مختل شد
چه چیزی کلید مرگ را در کهکشانها میچرخاند؟
جنجال غیبت زنان در میان فضانوردان آرتمیس ۳
داستان جالب کندترین آزمایش جهان چه بود؟
تاثیر باورنکردنی چای بر سلامتی و افزایش طول عمر
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
طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بینظیر
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
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
انویدیا با غولهای فناوری کره جنوبی قرارداد بست
بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگترین سرمایه یک هنرمند است
بازیگر معروف ایرانی نقش ترامپ را بازی میکند+عکس
موقوفات چطور به حل مشکلات اقتصادی ورود کردهاند؟
امتحانات دانشگاه علمی کاربردی غیرحضوری شد
تأکید رئیس جهاددانشگاهی بر رفع موانع دیوانسالاری و بازگشت به شورای عالی انقلاب فرهنگی
متن جدید امیرحسین قیاسی در حمایت از ایران و در واکنش به جنگ
امام در اصول فقه به «عرف عقلایی» اهمیت میداد
مصوبه افزایش حقوق اعضای هیئت علمی لغو نشده است
آغاز ثبت نام آزمون کاردانی به کارشناسی از ۲۴ خرداد ماه
تعیین سقف افزایش شهریه دانشگاههای غیردولتی بر اساس نرخ تورم
اجماع شورای عالی انقلاب فرهنگی بر تأثیر قطعی سوابق تحصیلی یازدهم و دوازدهم در کنکور ۱۴۰۵
تأثیر سوابق پایه یازدهم در کنکور ۱۴۰۵ مثبت شد / ۶ درس نهایی برای کنکور
خبرنگاران ایرانی از دریافت ویزا برای پوشش جام جهانی محروم شدند
روایت الگوی خانواده موفق در «زندگی زیباست» رادیو معارف
هفته بینالمللی قرآن در کربلا افتتاح شد
چرا روابط فیلم «تهران کنارت» در سطح ماند؟
آخرین حضور و غیاب کودکان شهید میناب با حضور پرویز پرستویی
آیتالله مبلغی: نخستین ثمره استقامت، گشایش راهها و شکستن بنبستهاست
فعالیت ۳۷ هزار سفیر سلامت دانشآموزی
راز حذف زمینههای فلسفی «یوگا» در نسخه مدرن
مهلت دفاع از پایان نامه دستیاران پزشکی تا پایان آذر ۱۴۰۵ تمدید شد
ولایت فقیه یک هویت تمدنی و تاریخی برای ملت ایران است
بازیگر معروف فیلم پدرخوانده ترامپ را ظالم و فاسد خواند
زندگی امام موسی کاظم (ع) تابلویی تمامعیار از مدیریت بحران و کادرسازی دینی است
دقت در نسبت با خاستگاه علوم انسانی بسیار مهم است
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.