ساخت نازك‌ترين بالون دنيا با ضخامت تنها يك اتم

واضح آرشیو وب فارسی:ایسکانیوز: ساخت نازك‌ترين بالون دنيا با ضخامت تنها يك اتم

تهران- خبرگزاري ايسكانيوز: محققان دانشگاه كرنل با استفاده از يك توده گرافيتي، يك تكه از نوار اسكات(Scotch tape) و يك ويفر سيليكوني؛ غشاي بالون‌شكلي ساخته‌اند كه تنها يك اتم ضخامت دارد.

به گزارش روز يكشنبه باشگاه خبرنگاران دانشجويي ايران "ايسكانيوز" استحكام اين بالون به حدي است كه مي‌تواند گازهايي با فشار چند اتمسفر را در خود نگهداري كند و در اين فشار، حتي از خروج اتم‌هاي فرار هليوم نيز جلوگيري مي‌كند.
اين غشا مي‌تواند به عرضة تعداد زيادي از فناوري‌هاي جديد بينجامد كه از اين ميان مي‌توان از روش‌هاي جديد تصويربرداري از مواد زيستي در محلول‌ها و روش‌هايي براي مطالعة حركت اتم‌ها يا يون‌ها در درون حفره‌هاي ميكروسكوپي نام برد.
گرافن كه از آن به‌عنوان مقاوم‌ترين ماده دنيا ياد مي‌شود، يك شبه‌فلز با ضخامت تنها يك اتم است.
به عبارت ديگر، اين ماده الكتريسيته را هدايت مي‌كند؛ اما رسانايي آن با تغيير در محيط الكتروستاتيك اطرافش تغيير مي‌كند.
سال‌ها قبل دانشمندان دريافتند كه براي دستيابي به صفحات گرافني تنها كافي است كه نوار اسكات را بر روي گرافيت خالص چسباند، سپس نوار را جدا كرده، آن را بر روي يك ويفر دي‌اكسيدسيليكوني چسباند.
در نهايت با جدا كردن نوار از روي ويفر، يك پوشش گرافيتي با ضخامت يك تا حدود 12 لايه بر روي ويفر باقي مي‌ماند و به اين ترتيب دانشمندان قادر به شناسايي نواحي‌اي مي‌شوند كه داراي گرافني با ضخامت يك تك‌لايه است.
كشف اخير كه در مركز تحقيقات موادِ دانشگاه كرنل رخ داده را يكي از دانشجويان اسبق كارشناسي‌ارشد اين دانشگاه به‌‌‌نام اسكات بانچ (كه هم‌اكنون يك استاديار در دانشگاه كلورادو است) و يك پروفسور فيزيك كرنل به ‌نام پاول مك‌اون و همكارانشان از كرنل انجام داده‌اند. اين گروه براي آزمايش الاستيسيته گرافن، آن را بر روي يك ويفر حفره‌دار نشاندند و به‌وسيلة اين حفره‌ها، گازي را در درون ميكرومحفظه‌هاي داراي پوشش گرافني، محبوس كردند. سپس اختلاف ‌فشاري بين گاز بيرون و گاز درون ميكرومحفظه ايجاد كردند و به كمك يك AFM دريافتند كه اين غشاهاي گرافني قادرند تا اختلاف‌ فشاري در حد چند اتمسفر را بدون پاره ‌شدن تحمل كنند.
آنها مشاهده كردند كه هليوم(كه داراي كوچك‌ترين مولكول‌هاي گاز است) حتي در فشارهاي چند اتمسفري، قادر به نفوذ از ميان جدارة گرافني نيست؛ اين در حالي است كه اتم هليوم حتي از حفره‌اي با مقياس اتم نيز به‌راحتي فرار خواهد كرد.
مك‌اون اظهار داشت كه چنين غشايي مي‌تواند كاربردهاي بسيار متنوعي داشته باشد؛ به‌عنوان مثال دانشمندان قادرند تا به كمك آن از مواد زيستي درون محلول تصويربرداري كنند(با استفاده از يك جدارة نامرئي و بدون تماس ميكروسكوپ با محيط تَر)، همچنين دانشمندان مي‌توانند حفره‌هاي اتم‌مقياسي در اين غشا ايجاد كرده و با استفاده از اين سيستم، نحوة عبور اتم‌ها يا يون‌هاي منفرد از خلال شكاف را مطالعه كنند.
به گزارش ايسكانيوز به نقل از نانو، مك‌اون گفت: مي‌توان از اين ابزار به‌عنوان معادلِ مصنوعي يك كانال يوني در زيست‌شناسي بهره گرفت.
وي با اشاره به اينكه مي‌توان خصوصيات يك اتم را با مشاهدة اثرات آن بر روي اين غشا تعيين كرد، افزود: شما از يك سيستم ماكروسكوپي براي تعيين خصوصيات يك تك‌اتم بهره مي‌گيريد و به اين شكل، فرصت‌هاي جديدي براي ساخت تمام انواع حسگرهاي تك‌اتمي ايجاد مي‌شود.
نتايج اين تحقيق در نشريه Nano Letters به چاپ رسيده‌است./د/184/110
يکشنبه 26 آبان 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: ایسکانیوز]

[مشاهده در: www.iscanews.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 431]