پوشش های محافظ برای بسیاری از چیزها در زندگی روزمره رایج هستند که کاربرد زیادی دارند. ما کفپوش های چوبی را با روکش می کنیم. تفلون را روی رنگ اتومبیل بمالید. حتی از پوشش های الماس در دستگاه های پزشکی استفاده کنید. پوشش های محافظ نیز در بسیاری از کاربردهای تحقیقاتی و صنعتی ضروری هستند.
اکنون، محققان در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس یک پوشش گرافن نازک اتمی را برای نسل بعدی تجهیزات شتاب‌دهنده پرتو الکترونی توسعه داده‌اند و آزمایش کرده‌اند - شاید چالش‌برانگیزترین کاربرد فنی این فناوری، که موفقیت آن پتانسیل زره اتمی را نشان می‌دهد. در طیف وسیعی از برنامه های کاربردی
هیساتو یاماگوچی، یکی از اعضای گروه سیگما-2 در آزمایشگاه، گفت: «شتاب‌دهنده‌ها ابزار مهمی برای رسیدگی به برخی از چالش‌های بزرگی هستند که بشریت با آن مواجه است. این چالش‌ها عبارتند از جستجو برای انرژی پایدار، مقیاس‌پذیری مداوم قدرت محاسباتی، شناسایی و کاهش عوامل بیماری‌زا، و مطالعه ساختار و پویایی اجزای سازنده حیات. و این چالش‌ها همگی نیازمند توانایی دسترسی، مشاهده و کنترل مواد هستند. در مقیاس زمانی مرزی حرکت الکترونیکی و مقیاس فضایی پیوندهای اتمی.
چالش فوتوکاتدها
شتاب‌دهنده‌های پرتو الکترونی کنونی معمولاً از گسیل ترمیونی استفاده می‌کنند - گرم کردن مواد برای آزاد کردن الکترون‌ها. نسل بعدی شتاب دهنده ها با استفاده از فوتوکاتدها - موادی که می توانند فوتون ها را به الکترون های آزاد و در نتیجه پرتوهای الکترونی تبدیل کنند - منابع الکترونی را از فوتون ها تولید خواهند کرد. ماهیت این فرآیند گازهای خورنده ای تولید می کند که سایش و پارگی قابل توجهی را بر روی فتوکاتدها اضافه می کند و تحقیقات برای خدمات را قطع می کند و زمان و هزینه پروژه ها را افزایش می دهد.
یاماگوچی گفت: «شتاب دهنده های آینده به پرتوهای الکترونی با کارایی فزاینده ای نیاز دارند. "اما این الزامات عملکرد به طور چشمگیری از قابلیت های منابع الکترونی پیشرفته فعلی پیشی می گیرد."
برای اینکه فوتوکاتدها در شتاب دهنده های نسل بعدی کار کنند، به یک پوشش محافظ مناسب نیاز بود. به این دلیل که واکنش فوتون‌هایی که به فوتوکاتدها برخورد می‌کنند و الکترون‌ها را گسیل می‌کنند، گاز خورنده‌ای نیز تولید می‌کند که می‌تواند به سرعت فوتوکاتدهای لایه نازک دو قلیایی ساخته شده از آنتیموان، پتاسیم و سزیم را تجزیه کند.
سزیم ماده ایده آلی برای شتاب دهنده ها است زیرا عملکرد کمی دارد. تابع کار مقدار انرژی مورد نیاز برای حذف یک الکترون از ماده و قرار دادن آن در خلاء است که یک مرحله ضروری در تولید پرتو الکترونی است. این عملکرد کم هزینه دارد، هرچند، به شکل افزایش آسیب ناشی از واکنش های شیمیایی و حساسیت به بمباران برگشتی یونی. طول عمر فتوکاتد لایه نازک حتی در حالت های خلاء بسیار بالا نیز محدود است.
گرافن نتایج امیدوار کننده ای ارائه می دهد
محققان به دنبال ماده ای بودند که بتواند از فوتوکاتد محافظت کند و در عین حال امکان گسیل الکترون ها را نیز فراهم کند. آنها پاسخ خود را در گرافن یافتند.
یاماگوچی گفت: "تا آنجا که من می دانم، هیچ ماده دیگری وجود ندارد که بتواند هم الکترون ها را منتقل کند و هم از مواد محافظت کند." یک ماده بسیار متخلخل به الکترون‌ها اجازه انتقال می‌دهد، اما پس از آن نمی‌توانید از مواد در برابر گازهای خورنده محافظت کنید. منحصر به فرد گرافن این است که از نظر اتمی به اندازه‌ای نازک است که بتواند الکترون‌ها را منتقل کند، اما ساختار اتمی نیز به اندازه‌ای بسته شده است که گاز خورنده می تواند در آن نفوذ کند."
پوشش فتوکاتدهای بی آلکالی یک چالش فنی بلندپروازانه را ارائه کرد. گرافن که روی فوتوکاتد در لایه ای با ضخامت یک اتم توزیع شده است، دارای نفوذ ناپذیری گاز بالایی است که از فوتوکاتد در برابر آسیب گازهای ایجاد شده توسط تبدیل فوتون به الکترون آزاد محافظت می کند. در عین حال، راندمان کوانتومی بالای گرافن (معیار چگونگی تبدیل یک ماده فوتون به الکترون) به این معنی است که الکترون‌ها همچنان می‌توانند از پوشش عبور کنند – که برای ایجاد و شتاب بخشیدن به پرتو الکترونی برای تحقیق ضروری است. محققان دریافتند که راندمان انتقال فوتوالکترون ها 5 درصد است که از نظر تئوری تا حدود 50 درصد فضای بهبود دارد و نرخ امیدوارکننده ای است که نشان می دهد مواد محافظت می شود و در عین حال اجازه می دهد یک پرتو الکترونی تولید شود.
یاماگوچی گفت: «این نتایج پیشرفت مهمی را به سمت فتوکاتدهای بی آلکالی کاملاً محصور شده نشان می‌دهد که دارای QE بالا و طول عمر طولانی با استفاده از لایه‌های حفاظتی نازک اتمی هستند.
پوشش فوتوکاتد مبتنی بر فناوری "زره اتمی" است که برای تحقیق و توسعه 100 در سال 2019 انتخاب شد. تحقیقات قبلی با فناوری گرافن، مفید بودن آن را به عنوان یک مانع خوردگی، که به طور بالقوه برای خودروها، کشتی ها، هواپیماها و سایر کالاها اعمال می شود، مورد بررسی قرار داده است.
نقل قول: "زره اتمی" برای شتاب دهنده ها اکتشافات را فعال می کند (2022، 25 ژانویه) در 25 ژانویه 2022 از https://phys.org/news/2022-01-atomic-armor-enables-discoveries.html بازیابی شده است.
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- UFC بوکس و پشت در وگاس پس از نوادا تصویب بازگشت
- غول' DeAndre بیکر به قید وثیقه آزاد شد پس از تبدیل خود را به پلیس
- خرس 'گرفتن' میچ Trubisky: ESPN میزبان غمگین ادعا
- چراغ های اضطراری ناسا جان 330 نفر را در سال 2021 نجات می دهند
- SoloHi مناظر خیره کننده ای از دنباله دار کریسمس پرنده لئونارد را به تصویر می کشد
- معرفی کربن فعال | ذغال اکتیو
- 'John Lewis: خوب مشکل': 5 درس از این مستند که هنوز هم اعمال امروز
- چرا لوئیس Rojas و متس نیست نگران کم خونی خفاش ها — هنوز
- در مواجهه با coronavirus جمهوری خواه و دموکرات رهبران تعمیرات اساسی کنوانسیون طرح
- بعدی ورزشی بزرگ سلسله لولا در Giannis Antetokounmpo