توسعه یک پلت فرم تک فرآیندی برای تولید نقاط کوانتومی گرافن
گرافن از یک ساختار مسطح با اتم‌های کربن که به شکل شش ضلعی که شبیه کندوی عسل است به هم متصل شده‌اند. هنگامی که اندازه گرافن به چند نانومتر (nm) کاهش می یابد، به یک نقطه کوانتومی گرافن تبدیل می شود که خواص فلورسنت و نیمه هادی از خود نشان می دهد. از نقاط کوانتومی گرافن می توان در کاربردهای مختلفی مانند مواد جدید، از جمله صفحه نمایش، سلول های خورشیدی، باتری های ثانویه، تصاویر زیستی، نورپردازی، فوتوکاتالیز و حسگرها استفاده کرد. علاقه به نقاط کوانتومی گرافن در حال افزایش است زیرا تحقیقات اخیر نشان می دهد که کنترل نسبت هترواتم ها (مانند نیتروژن، گوگرد و فسفر) در ساختارهای کربنی برخی از مواد، خواص نوری، الکتریکی و کاتالیزوری آنها را بهبود می بخشد.
مؤسسه علم و فناوری کره (KIST، رئیس سوک جین یون) اعلام کرد که تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر بیونگ جون مون و دکتر سوکانگ بائه از مرکز تحقیقات مواد کامپوزیت عملکردی، یک تکنیک کنترل دقیق پیوند را توسعه داده‌اند. ساختار هترواتم های منفرد در نقطه کوانتومی گرافن، که یک نانو ماده کربنی صفر بعدی است، با کنترل ساده واکنش شیمیایی. و اینکه آنها مکانیسم های واکنش مربوطه را شناسایی کرده اند.
به منظور کنترل ادغام هترواتم در نقطه کوانتومی گرافن، محققان قبلا با استفاده از مواد افزودنی که پس از سنتز خود نقطه، هترواتم را وارد نقطه می‌کنند، تحقیق کرده‌اند. سپس این نکته باید بیشتر اصلاح می شد، بنابراین این روش چند مرحله به فرآیند کلی تولید اضافه کرد. روش دیگری که مورد مطالعه قرار گرفت شامل استفاده همزمان از چند پیش ساز آلی (که مواد اصلی برای سنتز نقطه ای هستند)، همراه با افزودنی هایی که حاوی هترواتم هستند، بود. با این حال، این روش‌ها دارای معایب قابل‌توجهی بودند، از جمله کاهش کریستالینیت در محصول نهایی و بازده کلی پایین‌تر واکنش، زیرا چندین مرحله تصفیه اضافی باید اعمال می‌شد. علاوه بر این، برای به دست آوردن نقاط کوانتومی با ترکیب شیمیایی مورد نظر سازندگان، باید شرایط مختلف واکنش مانند نسبت مواد افزودنی بهینه شود. این امر به ناچار منجر به افزایش کل مدت زمان فرآیند و هزینه های تولید در هر واحد می شود.
روش تولید مرسوم از پیش سازها یا محلول های اسیدی استفاده می کند و بنابراین نیاز به مراحل خنثی سازی و خالص سازی دارد. برعکس، فرآیند جدید توسعه یافته از پیش سازهای قلیایی ضعیفی استفاده می کند که در طول سنتز خنثی می شوند، به این معنی که این فرآیند این مزیت را دارد که نقاط کوانتومی گرافن تولید شده قبل از آماده شدن برای استفاده نیازی به پردازش اضافی ندارند.
تیم تحقیقاتی همچنین از مدل‌سازی رایانه‌ای مبتنی بر شیمی محاسباتی استفاده کرد تا متوجه شود که حلال مورد استفاده در سنتز نقاط کوانتومی گرافن بر اکسیداسیون پیش‌ساز آلی، فومارونیتریل، که حاوی هترواتم‌ها (نیتروژن) نیز می‌باشد، تأثیر می‌گذارد. این نشان می دهد که نوع حلال در نهایت ترکیب شیمیایی محصول نهایی گرافن را با یک نقطه کوانتومی تعیین می کند. علاوه بر این، ارزش انرژی نظری اکسیداسیون پیش‌ساز آلی، که بر اساس حلال خاص مورد استفاده محاسبه می‌شود، به‌طور تجربی ثابت شده است که توانایی پیش‌بینی ترکیب شیمیایی تقریبی نقطه کوانتومی گرافن نهایی را دارد.
دکتر سوکانگ بائه از KIST گفت: «ما یک فناوری پلتفرم جدیدی توسعه داده‌ایم که به ما امکان می‌دهد با تنظیم انتخابی ترکیب شیمیایی هترواتم‌ها با یک فرآیند مصنوعی بدون استفاده از مواد افزودنی به غیر از پیش‌سازهای آلی، نقاط کوانتومی گرافن را سنتز کنیم. فومارونیتریل "و افزود:" همانطور که ما راهی برای دستیابی به سنتز انبوه نقاط کوانتومی گرافن بدون فرآیندهای پس از پردازش یا خالص سازی اضافی پیدا کردیم، توانستیم کل زمان پردازش را کاهش دهیم و امکان اقتصادی روش مصنوعی را افزایش دهیم."
علاوه بر این، انتظار می رود این دستاورد باعث تحریک توسعه مواد نانو کربنی و همچنین افزایش فرصت های اقتصادی برای شرکت های کوچک و متوسط و ادامه رشد منابع انسانی در ارتباط با گسترش صنعت کربن که یک صنعت استراتژیک منطقه ای است، شود. در استان جئولبوک.
این مطالعه به عنوان یک برنامه تحقیقاتی نهادی و برنامه توسعه فناوری برای برخی از مواد وزارت تجارت، صنعت و انرژی (وزیر سونگ ووک مون) انجام شد. نتایج این مطالعه در مجله منتشر شده است ارتباطات طبیعی
ارائه شده توسط شورای ملی تحقیقات علم و فناوری
نقل قول: توسعه یک پلت فرم با یک فرآیند برای تولید نقاط کوانتومی گرافن (2021، 3 دسامبر)، بازیابی شده در 4 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12-single-process-platform- graphene -quantum- dots.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]