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
نحوه آگاه سازی مشتریان از تخفیف‌ها؛ راهکارهایی برای افزایش فروش
۲۲ میلیون پوند برای تجاری‌سازی نانوماده‌ای که آینده را می‌سازد
رونمایی از لندری برای ماموریت فضایی با ۷ سیارک
مدرسه انگلیسی مداد و کاغذ را به لپ تاپ ترجیح داد
انتخاب رشته آزمون دستیاری دندانپزشکی آغاز شد
بیش از ۱۸۰ دانشجو و استاد سال گذشته شهید شدند/ضرورت تبدیل «آموزش ایستادگی» به یک اصل تاریخی
اعلام حدنصاب قبولی آزمون‌های علوم پایه پزشکی و دندانپزشکی، پیش‌کارورزی
تقویت کلاس هوشمند به دستور رئیس جمهور؛ احتمال وقفه آموزش به دلیل جنگ
مراسم بازگشایی دانشگاه‌ها با حضور رئیس جمهور برگزار شد
جف بزوس: هوش مصنوعی هفته کاری را به ۳ روز کاهش می‌دهد
خلق عکسی از ۱۱۰ جسم آسمانی در ۳۵۲ ساعت
مخزن تحت فشار چگونه طراحی، ساخته و آزمایش می‌شود؟
حسگر مچی عرق بدن را می سنجد
پهپاد هواشناسی چندبارمصرف برای پرواز در ارتفاع ۱۰ کیلومتری
وزیر آموزش و پرورش: هیچ کودکی نباید قربانی فقر و محرومیت شود
شبکه دانش‌آموختگان سمپاد راه‌اندازی شد
عدالت آموزشی یعنی هیچ استعدادی از فرصت رشد محروم نماند
مدارس جدید بدون مناسب‌سازی افتتاح نمی‌شوند
تهران ملی‌ترین شهر ایران است
از تسخیر اذهان تا بحران حقیقت؛ بازخوانی دو اثر تازه در عصر رسانه
چرا سیدحسن حاضر بود همه فرماندهانش شهید شوند اما ایران آسیب نبیند؟
راغب از تازه‌ترین آلبوم خود رونمایی کرد؛ دنبال جذب و دفع فالوور نیستم!
ارتقای ۹ پله‌ای دانشگاه صنعتی امیرکبیر در ارزیابی شبکه آزمایشگاهی کشور
ردپای یک متخصص امنیت سایبری کانادا در سرقت از اف بی آی
تلسکوپ جیمز وب منشأ یک انفجار سریع رادیویی دوردست را شناسایی کرد
خرابکاری جدید کلاود؛ نفوذ به وب سایت های دولتی آمریکا
ایلان ماسک یک مدیر فناوری هندی را مسخره می کند!
حمایت ۱۲۰میلیون تومانی دانشگاه امام صادق (ع) از رتبه‌های زیر ۵۰۰ کنکور
بررسی راهکارهای پذیرش دانشجویان بین‌الملل در دانشگاه الزهرا(س)
جذب رتبه‌های برتر در رشته های اولویت دار کشور در کنکور ۱۴۰۵
مهلت انتخاب رشته کنکور ۱۴۰۵ تمدید نمی‌شود
اصلاحات شرایط استخدام اعضای هیئت علمی؛ تغییر محاسبه فوق‌العاده حقوق
نتایج نهایی پذیرش در پنجاه و سومین دوره آزمون دستیاری پزشکی اعلام شد
صدور حکم بدوی برای ۳۰ پرونده انضباطی دانشجویان؛ حکم اخراجی نداشتیم
وام دستیاری برای متاهلین و مجردین ۴۰ و ۳۰ میلیون تعیین شد
جدیدترین آمار انتخاب رشته در کنکور ۱۴۰۵؛ فردا آخرین فرصت انتخاب رشته
افزایش چشمگیر کاربران وفادار به سکوهای ایرانی؛ خدمات سکوها پایدار شد
ترکیه دسترسی کودکان زیر ۱۵ سال به شبکه‌های اجتماعی را ممنوع کرد
آغاز آنلاین مشاوره و آموزش سلامت روان؛ خدمات سلامت روان با زبان نسل زد
شیوه جدید پذیرش دانشجو در دوره های «هم‌آموز» کلید خورد
تأکید بر توسعه بازرسی‌های پیشگیرانه و داده‌محور در وزارت ارتباطات
مجلات نمایه‌شده SCIE و ESCI در ارزشیابی مقالات دارای اعتبار ISI هستند
اختصاص بورس نخبگان دانشگاه تهران به رتبه های زیر ۱۰۰ در کنکور
تعلیق برنامه گرین‌کارت مایکروسافت
ساعت ۱۲ امشب آخرین مهلت انتخاب رشته در کنکور سراسری سال ۱۴۰۵
مهلت ثبت‌نام آزمون وکالت مرکز وکلای قوه قضائیه مجدد تمدید شد
تمدید مهلت انتخاب رشته آزمون های سراسری و پذیرش دانشجو معلم تا ۱۹ مهر
مخاطرات ورود هوش مصنوعی به کلاس‌های درس
اوپن ای آی میزان استفاده روزانه نوجوانان از چت بات را اعلام کرد
بخشنامه و ضوابط جامع فعالیت مؤسسات جذب دانشجویان بین‌الملل ابلاغ شد
رشته‌محل‌های جدید و اصلاحات دفترچه انتخاب رشته کنکور ۱۴۰۵ اعلام شد
شرایط خوابگاهی دانشگاه‌های کشور برای داوطلبان کنکور ۱۴۰۵ اعلام شد
تحلیل وزیر آموزش و پرورش از نقش فراجا در تأمین امنیت کشور
مجتبی جباری به «هم‌کلام» می‌آید
اختتامیه رویداد ملی «همچو سرو» برگزار شد
«پپا»، همراه کوچک کودکان در یک روز پرماجرا
روایت ۸۰ روز زندگی یک خبرنگار در دل جنگ غزه، منتشر شد
وقتی صدای جمع، صدای عقل را خاموش می‌کند
برگزاری نشست تخصصی «مبانی الهیاتی و اجتماعی جان‌فدا» در تهران
کاظمی:تعطیلی احتمالی مدارس بر اساس شرایط هر منطقه تعیین می‌شود
مشاوران مبعوث؛ پیشگامان هدایت آگاهانه و انتخاب رشته کنکور
آرشیو الکترونیکی ۲۱ هزار عنوان کتاب درسی از سال ۱۳۳۰
آموزش قرآن در برنامه‌درسی ملی باید مورد توجه قرار گیرد
چهار فضانورد اسپیس ایکس به زمین باز می‌گردند
برندگان نوبل شیمی معرفی شدند
آیا الگوریتمها شخصیت مارا می‌سازند؟
تحلیلی بر مناسبات فقه و تاریخ دوره نبوی
گفتن حقیقت درباره صاحبان قدرت، چه از سوی حوزه و چه قضا، هزینه دارد
بخل از کجا می‌آید؟؛ گنجی که صاحبش را نگهبان ترس می‌کند
«حیوانات» بن افلک بدترین نقدها را گرفت؛ فاجعه بود!
چین و عربستان هم آمدند؛ ۹۸ کشور در رقابت بهترین فیلم بین‌المللی اسکار
غزل شاکری و سیامک صفری به تالار وحدت می‌آیند؛ اجرای اقتباسی از «ویتسک»
داریوش عیاری فیلمبردار سینما درگذشت
حمایت بانک‌ها از ۴ دانشگاه آسیب دیده از جنگ کلید خورد
ساخت چندین ماهواره سنجشی ایران با دقت تصویربرداری یک متر
نوبل فیزیک به «پیام‌های شبح‌وار از فضا» رسید
آرای نهایی ۱۴ پرونده انضباطی دانشجویان مرتبط با حوادث دی‌ماه صادر شد
تصویب صندوق عدالت آموزشی برای حمایت از دانش‌آموزان مناطق محروم
دانشجویان دانشگاه هنر نقوش ایرانی را در طراحی پوشاک به‌کار گرفتند
آغاز اجرای طرح «ردا کارت» دانشجویی در ۲۰ دانشگاه کشور طی ۱۰ روز آینده
رشته‌محل‌های جدید و اصلاحات دفترچه انتخاب رشته کنکور ۱۴۰۵ اعلام شد
آغاز اجرای طرح «ردا کارت» دانشجویی در ۲۰ دانشگاه کشور طی ۱۰ روز آینده
آرای نهایی ۱۴ پرونده انضباطی دانشجویان مرتبط با حوادث دی‌ماه صادر شد
توزیع ۷۶۵ میلیارد تومان تجهیزات ورزشی در ۶۲ هزار مدرسه
مهلت ثبت‌نام آزمون وکالت مرکز وکلای قوه قضائیه مجدد تمدید شد
نوبل فیزیک به «پیام‌های شبح‌وار از فضا» رسید
تمدید مهلت انتخاب رشته آزمون های سراسری و پذیرش دانشجو معلم تا ۱۹ مهر
بخشنامه و ضوابط جامع فعالیت مؤسسات جذب دانشجویان بین‌الملل ابلاغ شد
«کامپیوتر شریف» انتخاب اول برترین رتبه های ریاضی کنکور ۱۴۰۵
حمایت بانک‌ها از ۴ دانشگاه آسیب دیده از جنگ کلید خورد
دانشجویان دانشگاه هنر نقوش ایرانی را در طراحی پوشاک به‌کار گرفتند
ساعت ۱۲ امشب آخرین مهلت انتخاب رشته در کنکور سراسری سال ۱۴۰۵
قهرمانی دانش‌آموزان ایرانی در مالزی؛ سه سکوی نخست برای ایران
ساخت چندین ماهواره سنجشی ایران با دقت تصویربرداری یک متر
شرایط خوابگاهی دانشگاه‌های کشور برای داوطلبان کنکور ۱۴۰۵ اعلام شد
تصویب صندوق عدالت آموزشی برای حمایت از دانش‌آموزان مناطق محروم
اختصاص بورس نخبگان دانشگاه تهران به رتبه های زیر ۱۰۰ در کنکور
ارتقای کیفیت آموزشی اولویت مدارس غیردولتی است
وزیر آموزش و پرورش: معیشت معلمان را جدی پیگیری می‌کنیم
اوپن ای آی ویکی مدیا را هم هک کرد
جذب رتبه‌های برتر در رشته های اولویت دار کشور در کنکور ۱۴۰۵
سرپرست صندوق ذخیره فرهنگیان منصوب شد
تعلیق برنامه گرین‌کارت مایکروسافت
رتبه ۶ کنکور: جنگ را مدیریت کردم، نه اینکه تسلیمش شوم
کشف سیاره ای که از خاکستر ستاره اش متولد شد
اصلاحات شرایط استخدام اعضای هیئت علمی؛ تغییر محاسبه فوق‌العاده حقوق
وزیر آموزش و پرورش وارد لامرد شد
کاظمی: ظرفیت‌های آموزشی ایران و عراق باید بیش از گذشته توسعه یابد
صدور حکم بدوی برای ۳۰ پرونده انضباطی دانشجویان؛ حکم اخراجی نداشتیم
مدیر ناسا: یوفوها می‌توانند یک «لحظه اسپوتنیک» باشند
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.