[ad_1]
یک پیشرفت جدید نیمه هادی های ساخته شده از چوب را به واقعیت نزدیکتر می کند و از طریق روش کربنیزاسیون، خواص الکتریکی سلولز و یک نانوساختار مفید را به ارمغان می آورد.
به گزارش ایسنا و به نقل از آیه، ایده ساخت نیمه هادی ها از چوب آنقدرها هم که به نظر می رسد دور از ذهن نیست. زیرا دیواره های سلولی گیاه از ماده ای به نام سلولز ساخته شده است و اگر سلولز تحت شرایط خاصی تا دمای نسبتاً بالایی گرم شود، می تواند به رسانای الکتریسیته تبدیل شود.
اما این نانومواد تجدیدپذیر که نوعی نانوکاغذ است، مشکل دارد. فرآیند احتراق که کربنیزاسیون یا کربناته شدن نامیده می شود، می تواند به راحتی ساختارهای سه بعدی را که نیمه هادی های مشتق شده از سلولز را بسیار مفید می کنند، از بین ببرد. به همین دلیل است که فرآیند جدید توسعه یافته توسط محققان ژاپنی یک پیشرفت بزرگ است.
در مقاله‌ای که روز سه‌شنبه در مجله ACS Nano منتشر شد، محققان ژاپنی فرآیند پالایشی را توصیف کردند که به نانوکاغذ اجازه می‌دهد بدون آسیب رساندن به ساختار کاغذ از مقیاس نانو تا مقیاس بزرگ، گرم شود.
طراحی سازه های سه بعدی و تنظیم خواص الکتریکی
محققان در این مطالعه باید بین دو چالش تعادل برقرار می کردند. این فرآیند ابتدا باید به سازندگان اجازه دهد تا نانوکاغذ را به گونه ای تنظیم کنند که خواص الکتریکی مناسب برای کاربردهای خاص داشته باشد. دوم، این فرآیند باید به اندازه کافی صاف باشد تا سازندگان بتوانند سازه هایی با سطوح و منافذ بزرگ را بسته به کاربردشان طراحی کنند.
به گفته محققان، راه حل توسعه یک فرآیند چند مرحله ای بود که کنترل زیادی بر محصول نهایی فراهم می کرد.
هیروتاکا کوگا، یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: ما از یک درمان ید استفاده کردیم که در محافظت از نانوساختار نانوساختار بسیار موثر بود. ترکیب این روش با خشک کردن کنترل شده به این معنی است که عملیات پیرولیز تغییر قابل توجهی در ساختارهای طراحی شده ایجاد نمی کند و می توان از دمای انتخاب شده برای کنترل خواص الکتریکی استفاده کرد.
نتایج امیدوار کننده از آزمایش های اولیه
محققان از روش جدید خود برای ایجاد دو دستگاه اثبات مفهوم نسبتا ساده استفاده کردند. در یک مورد، آنها از یک نانو جزء نیمه هادی به عنوان حسگر برای نظارت بر جریان بخار آب از طریق دو نوع مختلف ماسک استفاده کردند. هنگامی که این سنسور با یک ماسک پارچه ای قابل شستشو همراه شد، قادر به ثبت پالس های هماهنگ با بازدم بود. مولکول‌های آب در نفس کاربر به طور موقت مقاومت الکتریکی سنسور را کاهش می‌دهند و وقتی به ماسک جراحی متصل می‌شوند، حسگر چنین پالس‌هایی را ثبت نمی‌کند.
محققان می گویند که تنها کاهش تدریجی مقاومت سنسور مشاهده شد که نشان دهنده جذب موثر بخار آب از ماسک جراحی است.
هنگامی که محققان نانوذرات نیمه رسانا را به سلول سوخت زیستی گلوکز متصل کردند، چگالی توان آن 14 برابر بیشتر از یک صفحه گرافیت تجاری بود.
کوگا می‌گوید: «حفظ ساختار و تناسب که در این مطالعه توانستیم نشان دهیم برای تبدیل نانومواد به وسایل کاربردی بسیار هیجان‌انگیز است. ما معتقدیم رویکرد ما مبنایی برای گام‌های بعدی در الکترونیک پایدار خواهد بود که کاملاً از مواد گیاهی ساخته شده‌اند.
انتهای پیام
منبع