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
گوگل به مدارس هشدار داد
دختران ایرانی در جستجوی «خود»؛ هویت در میدان کشمکش سنت و مدرنیته
روز مبارزه با استکبار، روز به خاک مالیدن پوزه قلدران وحشی خواهد شد
قرآن از راز ماندگاری قدرت فرعون می‌گوید
آغاز کار نگارش جلد دوم مجموعه چهار جلدی «کربن‌شناسی»
آیا بانک‌ها برای خلق پول به مجوز فقهی نیاز دارند؟
مسجد باید میدان‌دار اصلی فعالیت‌های قرآنی جامعه شود
وام تحصیلی دانشجویان برتر، ممتاز و متأهل ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
ثبت‌نام وام‌های تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی دانشجویان شروع شد
اعلام فهرست رشته‌های پذیرش مستقیم دستیاری تخصصی از بین پزشکان عمومی
وزیر علوم: پیوند دانش و فناوری، قدرت ملی را افزایش می‌دهد
مسئولیت شرعی والدین در قبال نیازهای فرزندان امروز چیست؟
موج جدید هک سوپرمارکت‌های اروپا
تب هوش مصنوعی در شرکت‌ها هم داغ شد
علت فوت حمید علیدوستی چه بود؟
داروهایی که به نفع ویروس عمل می‌کند و سلامت بیمار را به خطر می‌اندازد
کشف یک جرم مرموز در لبه منظومه شمسی توسط اخترشناسان
تصویر روز ناسا از شب در سیاره‌ای وهم‌انگیز
کنجکاوی کودک تا کجا باید درباره تلفن همراه والدین پیش برود؟
کتاب صوتی «پل‌های مدیسون کانتی» منتشر شد
چرا از قهرمانان فقط مدال‌هایشان را می‌بینیم؟
کتاب «هم‌سفیر» منتشر شد
ستاره اسکندری پس از هفت سال به صحنه تئاتر بازمی‌گردد
کمبود جدی فضای آموزشی در مناطق حاشیه‌ای و پرتراکم شهری
دانش‌آموزان قرآنی شایسته قدردانی هستند
چرا سریال «روشنایی شب» با واکنش رسانه صهیونیستی مواجه شد؟
محدودیت دسترسی به اطلاعات اسلحه‌ها برای نوجوانان در چت جی پی تی
ثبت‌نام آزمون انتخاب حسابدار رسمی سال ١۴۰۵ آغاز شد؛ اعلام زمان آزمون
تسهیلات جدید برای قبولی‌های ارشد و دکتری از سوی وزارت علوم
نمرات مردودی دانشجویان ورودی ۱۴۰۲ به بعد در معدل کل محاسبه نمی‌شود
تفکیک مسیر ارتقای اساتید علوم انسانی از رشته‌های مهندسی و کشاورزی
امکان ویرایش معدل و سهمیه در آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی فراهم شد
کلیداولیه آزمون دکتری تخصصی علوم پزشکی۱۴۰۵ منتشر شد
کد آیسیک چیست؟ راهنمای انتخاب و استعلام فعالیت اقتصادی | آرمیتاتکس
محرابی که در عید قربان تبریز به خون نشست؛ نخستین شهید محراب که بود؟
نمایشگاه جدید موزه «جستجوی ایران» افتتاح شد؛ بازخوانی ریشه‌های بحران هویت و گسست تاریخی
رمانی در ستایش قدیس مهربانی برنده جایزه بزرگ رمان آکادمی فرانسه شد
۱۷۳ هنرمند در جشنواره هنرهای تجسمی جوانان رقابت می‌کنند
تنوع دیدگاه‌ها معیار انتخاب در کارگاه نقاشی جشنواره تجسمی جوانان است
هومن کیایی و مجتبی رجبی‌معمار «داستان زندگی من» را روایت می‌کنند
فیلم‌های «بالاچ» و «سومری‌ها» اکران می‌شوند
معرفی اعضای هیئت انتخاب آثار جشنواره تئاتر خیابانی مریوان
تلاش برای کشف استعدادها؛ بخش بین‌المللی تئاتر نیاز به تقویت دارد
یک بازار سه روایت؛ بندرعباس در تهران تماشایی شد
متا خارج از دادگاه نوجوان شاکی را راضی به تسویه کرد
دانشگاه آزاد اسلامی در زمره ۱۰۰ دانشگاه برتر جهان قرار دارد
اجرای طرح فروش حضوری و مجازی کتاب‌فروشی‌ها در «بازار کتاب»
لبیک نهادهای علمی به پیام رهبر انقلاب: برای خیزش علمی شتابان آماده‌ایم
نحوه دریافت ارز از دانشجویان خارجی اعلام شد
جزییات افزایش تسهیلات رفاهی دانشجویان علوم پزشکی؛ افزایش وام ازدواج
نوبت دوم آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی سال ۱۴۰۵ در ۳۳ رشته برگزار شد
ظرفیت پذیرش پزشکی و دندانپزشکی در سال ۱۴۰۶ تعیین شد
رونمایی از نرم‌افزار «ردا کارت» دانشجویی؛ زمان اجرا به زودی مشخص می‌شود
فرهنگستان علوم ظرفیت خود را برای تحقق خیزش علمی کشور به کار می‌گیرد
کنار رفتن «حجاب ابزار» برای مستندسازی یک فرصت است؛ فرا رفتن از گزارش
حریم خصوصی در فضای مجازی؛ انتشار پیام و تصویر دیگران شرعا جایز است؟
حجت‌الاسلام قمی: هیئت، سیاسی‌ترین و استکبارستیزترین محفل شیعه است
«گوهر فضیلت»؛ بازخوانی میراث علمی و سلوک معنوی آیت‌الله مروارید
وقتی تصویر و صدای جعلی به نام حقیقت منتشر می‌شود؛حکم شرعی تغییر هوشمند
فاطمیه فرصتی برای پیوند محبت فاطمی با فرهنگ وقف و خیر ماندگار
«کافه سلطان»؛ روایت زندگی روزمره در سایه جنگ
از بازتاب سخنان تلخ اکبر زنجان‌پور تا گرامی‌داشتی برای اکبر عبدی
رویا میرعلمی مهمان آخرین قسمت «هم‌کلام» می‌شود
نقشم در «نسخه آزمایشی» از من دور بود؛ سارقی که بعد از نامزدی توبه کرد
موسیقی بازی‌ها از قاب نمایشگر تا صحنه ارکسترال
معرفی آثار ۲ بخش از جشنواره فیلم مقاومت
اپل لپ تاپ گرانقیمت با نمایشگر لمسی را معرفی کرد
گرم‌کن گرافنی ژاپنی در سه ثانیه گرم می‌شود
آمازون دوباره کارمندانش را بیکار کرد
دست نوشته دانشجویان در بیعت با رهبر انقلاب
امکان تحصیل دانش آموزان ایرانی خارج از کشور فراهم است
اعلام لبیک شورای عالی انقلاب فرهنگی به رهنمودهای رهبر معظم انقلاب
ثبت نام بیش از ۳۰ هزار نفر در آزمون دکتری نیمه‌متمرکز سال ۱۴۰۶
اطلاعات تازه درباره سهمیه‌ها و تسهیلات آزمون دکتری نیمه متمرکز سال ۱۴۰۶
علیرضا استادی: جسارت بازی درنقش تاریخی را پیدا کردم
دست رد ۳ جشنواره بر فیلم جدید پل شریدر؛ «مبانی فلسفه» پسندیده نشد
رونمایی از «هزاردستان» نخستین انیمیشن «دست‌ساز» جهان
نمایشگاه «رد خط» به نیاوران رسید
بسیج دانش‌آموزی در بیش از نیمی از مدارس کشور حضور دارد
نقش سوره‌های کوتاه در آشنایی کودکان با قرآن
رونمایی از نرم‌افزار «ردا کارت» دانشجویی؛ زمان اجرا به زودی مشخص می‌شود
ظرفیت پذیرش پزشکی و دندانپزشکی در سال ۱۴۰۶ تعیین شد
فرهنگستان علوم ظرفیت خود را برای تحقق خیزش علمی کشور به کار می‌گیرد
جزییات افزایش تسهیلات رفاهی دانشجویان علوم پزشکی؛ افزایش وام ازدواج
«گوهر فضیلت»؛ بازخوانی میراث علمی و سلوک معنوی آیت‌الله مروارید
نوبت دوم آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی سال ۱۴۰۵ در ۳۳ رشته برگزار شد
رویا میرعلمی مهمان آخرین قسمت «هم‌کلام» می‌شود
نقشم در «نسخه آزمایشی» از من دور بود؛ سارقی که بعد از نامزدی توبه کرد
کنار رفتن «حجاب ابزار» برای مستندسازی یک فرصت است؛ فرا رفتن از گزارش
اپل لپ تاپ گرانقیمت با نمایشگر لمسی را معرفی کرد
لبیک نهادهای علمی به پیام رهبر انقلاب: برای خیزش علمی شتابان آماده‌ایم
حریم خصوصی در فضای مجازی؛ انتشار پیام و تصویر دیگران شرعا جایز است؟
تسهیلات جدید برای قبولی‌های ارشد و دکتری از سوی وزارت علوم
از بازتاب سخنان تلخ اکبر زنجان‌پور تا گرامی‌داشتی برای اکبر عبدی
وقتی تصویر و صدای جعلی به نام حقیقت منتشر می‌شود؛حکم شرعی تغییر هوشمند
نحوه دریافت ارز از دانشجویان خارجی اعلام شد
فاطمیه فرصتی برای پیوند محبت فاطمی با فرهنگ وقف و خیر ماندگار
«کافه سلطان»؛ روایت زندگی روزمره در سایه جنگ
حجت‌الاسلام قمی: هیئت، سیاسی‌ترین و استکبارستیزترین محفل شیعه است
معرفی آثار ۲ بخش از جشنواره فیلم مقاومت
گرم‌کن گرافنی ژاپنی در سه ثانیه گرم می‌شود
تفکیک مسیر ارتقای اساتید علوم انسانی از رشته‌های مهندسی و کشاورزی
ثبت‌نام آزمون انتخاب حسابدار رسمی سال ١۴۰۵ آغاز شد؛ اعلام زمان آزمون
موسیقی بازی‌ها از قاب نمایشگر تا صحنه ارکسترال
کد آیسیک چیست؟ راهنمای انتخاب و استعلام فعالیت اقتصادی | آرمیتاتکس
امکان ویرایش معدل و سهمیه در آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی فراهم شد
کلیداولیه آزمون دکتری تخصصی علوم پزشکی۱۴۰۵ منتشر شد
آمازون دوباره کارمندانش را بیکار کرد
یک بازار سه روایت؛ بندرعباس در تهران تماشایی شد
نمرات مردودی دانشجویان ورودی ۱۴۰۲ به بعد در معدل کل محاسبه نمی‌شود
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.