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
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
اتحادیه اروپا فیس بوک و اینستاگرام را تهدید کرد
ایلان ماسک مالک اوپن ای آی را به سرقت تجاری محکوم کرد
نماز شب اول قبر چگونه خوانده میشود؟ زمان اقامه نماز رهبر شهید
سیره امام سجاد(ع) در کادرسازی فکری و تجدید حیات معنوی جامعه
دستیابی به جامعه قرآنی هدف متعالی رهبر شهید
مهلت پژوهش برای مادران پژوهشگر به ازای تولد فرزند تمدید شد
امتحانات نهایی رشتههای تحصیلی پایه دوازدهم در ۴ استان لغو شد
لزوم چرخش تحولی در دانشگاه فرهنگیان
جزئیات ثبت نام آزمون دانشنامه و گواهینامه تخصصی دندانپزشکی اعلام شد
ایران قبرستان متجاوزین+عکس
بیش از ۴۲۰ هزار داوطلب آزمون کارشناسی ارشد ۱۴۰۵ کارت گرفتند
آزمون کارشناسی ارشد سال ۱۴۰۵ در سلامت و آرامش برگزار شد
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
سیاست بچهگانه ترامپ سوژه کارتون هنرمند برزیلی شد
نحوه برگزاری امتحانات و کلاسهای دانشگاههای علوم پزشکی استانهای جنوبی
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.