به نقل از «عصر ایران»

کوچک‌ترین درخت کریسمس جهان با قطر تنها یک اتم!

تاریخ انتشار: ۶ دی ۱۴۰۰ | کد خبر: ۳۴۰۰۰۵۶۹

درخت کریسمسی که در تصویر می‌بینید تنها ۱۴ سانتی‌متر طول دارد و از آنجا که از گرافین تشکیل شده، تنها یک لایه اتم کربن دارد و قطر آن یک سوم نانومتر است.

به نقل از تی‌ان، این درخت از یک گرافین ۱۰ متری بریده شده است. این آزمایش نشان می‌دهد که کنترل کیفیت مداوم را می‌توان در طول تولید گرافین انجام داد و انتظار می‌رود این موضوع نقش مهمی در فناوری‌های الکترونیک پرسرعت آینده مانند تجهیزات پزشکی و حسگرها ایفا کند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

گرافین ماده‌ای دو بُعدی است و از لایه‌ای منسجم از اتم‌ها تشکیل شده است. این ماده در انتقال برق و دما از هر ماده‌ی دیگری که می‌شناسیم مقاوم‌تر و بهتر است. به همین دلیل گرافین گزینه‌ی مناسبی برای ساخت مدارهای الکتریکی است که فضای کمتری می‌گیرد، وزن کمتری دارد و قابل تا شدن است و کاربردی‌تر از وسایل اکترونیکی است که امروزه می‌شناسیم.

پروفسور "پیتر بوگیلد"(Peter Boggild) که سرپرستی این آزمایش را بر عهده داشت می‌گوید: حتی اگر شما یک تصویر از درخت کریسمس با مداد نقاشی کنید و آن را از کاغذ جدا کنید که همان کاری است که ما انجام دادیم، قطر آن از یک اتم بسیار بیشتر خواهد بود. برای مثال یک باکتری ۳۰۰۰ برابر ضخیم‌تر از لایه گرافینی است که ما استفاده کردیم. به همین دلیل است که من با جرات می‌گویم این کوچک‌ترین درخت کریسمس جهان است و اگرچه نقطه آغاز آن کربن بوده است، اما گرافین رسانایی مشابه یا حتی بیشتر از مس دارد.

اما پشت این درخت کریسمس جالب، پیشرفت مهمی پنهان است. برای اولین بار ما موفق شدیم که همزمان با انتقال لایه گرافین، یک کنترل کیفیت خطی ایجاد کنیم. انجام چنین کاری، کلید رسیدن به خواص پایدار، قابل ساخت مجدد و قابل استفاده مواد است که لازمه استفاده از گرافین در برای مثال مدارهای الکترونیکی است.

همانطور که محققان در این مورد از آزمایش انجام دادند، می‌توان گرافین را روی فیلمی از مس رشد داد.

گرافین بر روی فویلی از مس در دمای ۱۰۰۰ درجه قرار داده شد. این فرآیند به خوبی شناخته شده است و عملکرد خوبی دارد اما ممکن است مشکلات زیادی طی جداسازی گرافین از مس رخ دهد. از آنجا که گرافین ۳۰ هزار برابر از پلاستیک سلفون نازک‌تر است، این فرآیند دشوار می‌شود. علاوه بر آن فناوری برای کنترل کیفیت الکتریکی گرافین هنگام انتقال وجود ندارد. اما امسال پیتر بوگیلد و همکارش "پیتر یپسن"(Peter Jepsen) یکی از محققان تراهرتز در جهان، راهی برای انجام این کار ارائه کردند.

تصاویر رنگی راهی برای اندازه‌گیری میزان جذب تشعشعات تراهترز توسط لایه‌ای از گرافین است. قدرت جذب آن وابسته به رسانایی الکتریکی است. هرچه گرافین رساناتر باشد، بهتر تشعشعات را جذب می‌کند.

تشعشعات تراهرتز امواج رادیویی با فرکانس بالا هستند که در میان امواج فروسرخ و مایکروویو قرار می‌گیرند. مشابه اشعه‌ایکس، این امواج می‌توانند برای اسکن بدن انسان مورد استفاده قرار بگیرند. این امواج می‌توانند تصاویری از مقاومت الکتریکی لایه گرافین ثبت کنند. با اتصال اسکنر تراهرتز به دستگاهی که فیلم گرافین را از روی مس به محل مورد نظر منتقل می‌کند می‌توان از ویژگی‌های گرافین در طول انجام فرآیند انتقال تصویربرداری کرد.

"پیتر بوگیلد" می‌گوید: اگر قرار باشد پیاده‌سازی گرافین و سایر مواد دو بُعدی سرعت گیرد، تضمین کیفیت به طور مستمر لازمه کار خواهد بود. این فناوری تضمین می‌کند که فناوری‌های مبتنی بر گرافین به صورت یکنواخت‌تر و با خطای کمتری تولید خواهند شد. امسال، روش ابداعی محققان دانشگاه فناوری دانمارک به عنوان اولین اندازه‌گیری استاندارد بین‌المللی تایید شد.

این روش پتانسیل فوق‌العاده‌ای دارد. گرافین و سایر مواد دوبُعدی می‌توانند امکان تولید وسایل الکترونیکی پر سرعت با قابلیت انجام محاسبات برق‌آسا با مصرف انرژی کمتر از فناوری‌های امروزی فراهم کنند. اما پیش از آن که گرافین در مقیاس تجاری مورد استفاده قرار گیرد باید بر سه مشکل غلبه کنیم.

مشکل اول هزینه بسیار بالای آن است. تولیدات سریع‌تر و بیشتری برای کاهش هزینه‌ها نیاز است. اما با انجام چنین کاری به مشکل دوم بر می‌خوریم. افزایش سرعت بدون بررسی همزمان کیفیت باعث افزایش درصد خطا می‌شود. در سرعت بالا باید همه‌چیز به دقت تنظیم شود اما مشکل سوم آن است که چگونه بفهمیم چه چیزی دقیق است؟

برای انجام این کار نیاز به اندازه‌گیری داریم و ترجیحا این اندازه‌گیری باید در طول فرآیند انجام گیرد. محققان دانشگاه دانمارک دریافتند که بهترین راه برای کنترل کیفیت استفاده از تشعشات تراهرتز است.

"بوگیلد" تاکید می‌کنند که این سه مشکل به تنهایی با روش جدید آن‌ها حل نشده‌ است.

او می‌گوید: ما گام‌های قابل توجهی برداشته‌ایم. دستگاه انتقال ما به آرامی لایه گرافین را از روی مس بلند می‌کند و آن را به فویل پلاستیکی منتقل می‌کند بدون آنکه آن را بشکند، چروک کند یا کثیف کند. با ترکیب این دستگاه با سیستم تراهرتز می‌توان بلافاصله مشاهده کرد که آیا این فرآیند به خوبی پیش رفته است یا خیر.

منبع: ایسنا

منبع: عصر ایران

کلیدواژه: کنترل کیفیت درخت کریسمس لایه گرافین اندازه گیری

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.asriran.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «عصر ایران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۴۰۰۰۵۶۹ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

چرا بارورسازی ابرها بحث برانگیز است و چگونه انجام می‌شود؟

بسیاری از کشور‌های جهان مانند ایالات متحده، فرانسه، استرالیا وامارات که در روز‌های گذشته شاهد بارش‌های زیادی بوده، از فناوری "بارورسازی ابرها" برای تحریک بارندگی استفاده می‌کنند.

برخی ممکن است این فناوری بحث برانگیز را به سیل‌های ناگهانی مرتبط کنند، اما کارشناسان می‌گویند در واقع هیچ رابطه‌ای بین این دو رویداد وجود ندارد.

اما به گفته کارشناسان، فناوری "بارورسازی ابرها" که بیش از ۸۰ سال پیش توسعه یافته است، بدون خطرات بالقوه نیست و ممکن است منجر به "اثرات فاجعه بار" شود.

"بارورسازی ابرها" چیست؟

محققانی که در جنرال الکتریک مشغول به کار بودند، هنگام انجام آزمایش‌هایی در مورد چگونگی تشکیل ابر‌ها در آزمایشگاه، یک اثر عجیب را کشف کردند. آنها دریافتند که وقتی بخار آب بسیار سرد می‌شود، بین ۱۰- تا ۵- درجه سانتیگراد، لزوماً بلور‌های یخ تشکیل نمی‌دهد.

با این حال، هنگامی که محققان پودر ریز یدید نقره (یک ماده شیمیایی مورد استفاده در عکاسی) را اضافه کردند، از اینکه آب فوراً یخ زد شگفت زده شدند.

این به این دلیل است که بخار آب به خودی خود نمی‌تواند کریستال را تشکیل دهد. در ابر‌های طبیعی، این "هسته‌های متراکم ابر" ممکن است توسط باکتری‌ها یا ذرات کوچک گرد و غبار ایجاد شوند، اما محققان اکنون راهی برای ایجاد مصنوعی آنها پیدا کرده اند.

چگونه ابر‌ها را بارور می‌کنند؟

تکنیک "بارورسازی ابرها" با اعمال آن بر روی ابر‌های طبیعی عمل می‌کند، به گونه‌ای که "یدید نقره" یا نمک خوراکی به ابر‌ها تزریق می‌شود و باعث می‌شود بلور‌های یخ به سرعت تشکیل شوند که در نهایت بسته به شرایط آب و هوایی به شکل برف یا باران فرو می‌ریزند.

یوهان ژاک، هواشناس ارشد KISTERS می‌گوید: بارورسازی ابر‌ها یا با پرتاب مواد شیمیایی از زمین، تزریق مستقیم آنها از هواپیما، یا پرتاب آنها به ابر‌ها با استفاده از موشک انجام می‌شود.

بارورسازی ابر‌ها در کجا استفاده می‌شود؟

این فناوری در حدود ۵۰ کشور مختلف از جمله امارات که از دهه ۱۹۹۰ یک برنامه پیشرفته بارورسازی ابر‌ها را اجرا می‌کند، استفاده شده است، به گونه‌ای که سالانه حدود ۱۰۰۰ ساعت ماموریت "بارورسازی ابرها" انجام می‌شود.

ایالات متحده دارای سابقه بسیار طولانی در مأموریت‌های "بارورسازی ابرها" است که در سال ۱۹۴۷ با عملیات سیروس آغاز شد، که در آن ارتش ایالات متحده حدود ۹۰ کیلوگرم یخ خشک را در طوفانی در سواحل فلوریدا پخش کرد.

اگرچه هیچ مدرکی دال بر تأثیر این مأموریت برای تغییر مسیر طوفان وجود نداشت، اما برخی تهدید کردند که پس از تغییر مسیر غیرمنتظره طوفان، علیه دولت شکایت خواهند کرد.

در سال ۲۰۱۸، وایومینگ، یوتا و کلرادو برای تأمین بودجه ماموریت‌های بارورسازی ابرها، توافق‌نامه‌ای برای اشتراک هزینه امضا کردند.

در استرالیا آزمایش‌های بارورسازی ابر‌ها از سال ۱۹۴۷ آغاز شد و تا امروز ادامه دارد.

چین سازنده‌ترین حامی فناوری تغییر آب و هوا است. برای سال‌ها، اداره تنظیم آب و هوا در این کشور از بارورسازی ابر‌ها برای پایان دادن به خشکسالی، مبارزه با آتش‌سوزی‌ها و اجتناب از باران در طول رژه‌های نظامی استفاده کرده است.

این فناوری نه تنها برای افزایش بارندگی استفاده می‌شود، بلکه در کشور‌هایی مانند اسپانیا، فرانسه و آلمان عمدتاً برای جلوگیری از بارش تگرگ استفاده می‌شود.

چرا "بارورسازی ابرها" بحث برانگیز است؟

بسیاری ممکن است با استفاده از بارورسازی ابر‌ها به دلیل نگرانی در مورد سیل ناگهانی مخالف باشند.

اما دکتر فردریک اتو، کارشناس برجسته آب و هوا از امپریال کالج لندن، توضیح داد: بارورسازی ابر‌ها نمی‌تواند مقدار زیادی باران ایجاد کند، این تکنیک یک ابر موجود را اصلاح می‌کند، و نمی‌توان یک ابر کوچک را از طریق بارورسازی به یک طوفان تبدیل کرد. 

اتو افزود، بزرگترین نگرانی این است که "بارورسازی ابرها" به عنوان جایگزینی برای اقدام موثر در مورد تغییرات آب و هوایی استفاده شود، چیزی که دلیل واقعی افزایش بارندگی است.

او ادامه داد: بارورسازی ابر‌ها یکی دیگر از راهبرد‌های آشکار برای جلوگیری از تقاضای توقف سوخت‌های فسیلی است، اگر انسان‌ها به سوزاندن نفت، گاز و زغال سنگ ادامه دهند، تغییرات آب و هوایی و بارندگی‌های شدید ادامه خواهد داشت.

منبع: المیادین

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی علوم فضایی و نجوم