کریستالی ‘nanobrush’ پاک راه به انرژی پیشرفته و فناوری اطلاعات

یک تیم به رهبری توسط دپارتمان انرژی آزمایشگاه ملی اوک ریج سنتز کوچک با ساختار بالا در سطح منطقه و کشف چگونه آن معماری منحصر به فرد درایوهای یون در سراسر رابط برای انتقال انرژی و یا اطلاعات است. خود را “nanobrush” شامل موی متناوب ساخته شده از کریستال ورق با عمودی تراز وسط قرار دارد رابط و خلل و فرج فراوان.

“اینها عمده دستاوردهای فنی و ممکن است اثبات مفید در پیشبرد انرژی و فن آوری اطلاعات گفت: ORNL را هو Nyung لی که منجر مطالعه منتشر شده در طبیعت ارتباطات. “این یک مثال عالی از کار است که تنها عملی با تخصص منحصر به فرد و قابلیت های موجود در آزمایشگاه ملی.”

این تیم محققان تگرگ از سازمان حفاظت محیط زیست آزمایشگاه ملی اوک ریج و آرگون و موسسه تکنولوژی ماساچوست یا MIT دانشگاه کارولینای جنوبی در کلمبیا و دانشگاه تنسی ناکسویل.

موی خود را چند لایه کریستال یا “supercrystal” آیا رشد مستقل در بستر. سابق ORNL همکار فوق دکترا Dongkyu لی سنتز supercrystals با استفاده از پالس لیزر epitaxy به سپرده گذاری و ساخت لایه های متناوب از fluorite-ساختار اکسید سریم (مدیر عامل2) و bixbyite-ساختار اکسید ایتریم (Y2O3). تحقق نانو موی ساخته شده ممکن است با توسعه یک رمان دقت سنتز رویکرد است که کنترل اتم انتشار و تجمع در طول رشد از فیلم نازک مواد. با استفاده از اسکن الکترونی عبوری میکروسکوپ یا بنیادی سابق ORNL همکار فوق دکترا شیانگ گائو بود شگفت زده به کشف اتمی دقیق کریستالی رابط در موی.

برای دیدن توزیع مدیر عامل2 و Y2O3 در nanobrush, ORNL جاناتان Poplawsky اندازه گیری نمونه ها از موی با استفاده از اتم پروب توموگرافی یا آپارتمان در مرکز Nanophase مواد, علوم, وزارت نیرو از علوم کاربر تسهیلات در ORNL. “APT تنها روش موجود است که قادر به کاوش سه بعدی موقعیت اتمها در مواد با زیر نانومتر قطعنامه و 10 قسمت در میلیون ماده شیمیایی حساسیت” Poplawsky گفت. “APT توضیح محلی توزیع اتم در یک nanosized شی و یک پلت فرم بسیار عالی برای ارائه اطلاعات در مورد 3D ساختار رابط بین اکسید سریم و ایتریم اکساید لایه است.”

برای یک سال 2017 مقاله ORNL به رهبری محققان با استفاده epitaxy توسط ليزر پالسی به دقت سنتز nanobrushes با موی حاوی تنها یک ترکیب. برای سال 2020 کاغذ آنها با استفاده از همان روش به دو لایه ترکیبات مدیر عامل2 و Y2O3جعل اولین هیبرید با موی رابط بین این دو مواد. به طور سنتی, رابط تراز وسط قرار دارد سمت لترال با لایه بندی های مختلف کریستال در فیلم های نازک در حالی که در رمان nanobrushes هنگامی که رشد سطح خاصی رابط تراز وسط قرار دارد به صورت عمودی از طریق سطح انرژی به حداقل رساندن در موی است که تنها 10 نانومتر گسترده — در مورد 10,000 بار نازک تر از موی انسان است.

“این واقعا یک روش ابتکاری برای ساخت کریستالی nanoarchitectures ارائه بی سابقه ای عمودی رابط است که هرگز فکر عملی” هو Nyung لی گفت. “شما نمی تواند رسیدن به این ایده آل کریستالی معماری از سایر روش سنتز.”

او افزود: “وجود دارد بسیاری از راه هایی برای استفاده از رابط به همین دلیل است که در سال 2000 برنده جایزه نوبل هربرت Kroemer گفت:” رابط کاربری دستگاه است.'” مرسوم واریز لایه های نازک مواد در بسترهای ایجاد رابط است که به صورت افقی تراز وسط قرار دارد اجازه می دهد یون یا الکترون ها به حرکت در امتداد بستر 2D هواپیما. این ORNL-led دستاورد اثبات مفهوم است که آن را ممکن است برای ایجاد به صورت عمودی تراز وسط قرار دارد رابط که از طریق آن الکترون یا یون های حمل و نقل می تواند از بستر هواپیما. علاوه بر این معماری مانند nanobrush می تواند در ترکیب با سایر نانو معماری برای ایجاد دستگاه های کوانتومی فن آوری و سنجش و همچنین ذخیره سازی انرژی.

کم انرژی پیکربندی fluorite ساختار باعث شکل گیری منحصر به فرد شورون الگوهای یا معکوس “V” شکل. اندکی عدم تطابق بین ساختارهای مختلف از fluorite و bixbyite کریستال زيرواحدهای علل عدم تطابق الکترونیکی اتهامات در رابط خود باعث اتم اکسیژن به تخلیه fluorite طرف که منجر به شکل گیری کاربردی نقص. فضاهایی هستند که در پشت سمت چپ می توانید فرم فاصله یونهای اکسیژن و ایجاد اتمی در مقیاس کانال که از طریق آن یون می تواند جریان. “ما با استفاده از رابط نه تنها به طور مصنوعی ایجاد یونهای اکسیژن بلکه برای هدایت یون جنبش در بیشتر عمدی راه” لی گفت.

با کمک ORNL را متی Chisholm, Gao با استفاده از سلول بنیادی برای کشف ساختار اتمی از کریستال و انرژی الکترون از دست دادن طیف سنجی به فاش شیمیایی و الکترونیکی بینش در مورد رابط. “ما مشاهده شده است که یک چهارم از اتم های اکسیژن هستند از دست رفته در رابط” گفت: Chisholm. “ما نیز شگفت زده کرد شورون الگوی رشد. آن حیاتی بود در آغاز به واقعا درک چگونه رابط فرم در موی.”

این nanobrush دارای تخلخل بالا و معماری آن سودمند است برای برنامه های کاربردی نیاز به سطح بزرگ برای به حداکثر رساندن الکترونیکی و فعل و انفعالات شیمیایی مانند سنسور غشاء و الکترود. اما چگونه می تواند به دانشمندان در تعیین تخلخل از مواد خود را? نوترون — خنثی ذرات که عبور مواد را بدون از بین بردن آنها-ارائه یک ابزار عالی برای توصیف تخلخل مواد فله. دانشمندان با استفاده از منابع Spallation نوترون منبع سازمان حفاظت محیط زیست از علوم کاربر تسهیلات در ORNL برای تمدید Q-محدوده کوچک-زاویه پراکندگی نوترون است که تعیین حد بالایی از تخلخل به 49 درصد است. “سرعت رشد موی ارائه می کنند حدود 200 برابر بیشتر از سطح منطقه به عنوان یک 2D فیلم نازک” گفت: ORNL co-نویسنده مایکل Fitzsimmons.

او افزود: “آنچه که ما یاد بگیرند که ممکن است در پیشبرد برنامه های کاربردی از نوترون علم در این فرآیند است. در حالی که فیلم های نازک فراهم نیست و کافی در سطح منطقه برای نوترون سنجی مطالعات ORNL رمان nanobrush معماری می کند و می تواند یک پلت فرم برای یادگیری بیشتر در مورد فاصله مواد وقتی حتی روشن تر نوترون پرتو در دسترس می شود در SNS دوم هدف ایستگاه است که بودجه پروژه های ساخت و ساز.”

محاسبات تئوری از مواد از سیستم های الکترونیکی و سطح اتمی پشتیبانی از یافته ها در مورد اکسیژن خالی ایجاد در رابط. MIT نویسندگان Lixin خورشید انجام نظريه تابعی چگالی محاسبات و شبیه سازی های پویایی مولکولی زیر جهت Bilge Yildiz.

“ما نظری محاسبات نشان داد که چگونه این رابط می تواند تا حد زیادی متفاوت شیمی در این نوع از رابط کاربری منحصر به فرد نسبت به مواد فله” گفت: Yildiz. MIT محاسبات پیش بینی کرد که انرژی مورد نیاز برای حذف یک خنثی اتم اکسیژن به شکل جای خالی نزدیک به رابط و یا در وسط یک اکسید سریم لایه. “به طور خاص ما در بر داشت که یک بخش بزرگی از یونهای اکسیژن برداشته شده است در رابط بدون رو به وخامت ساختار شبکه است.”

لی گفت: “این بحرانی رابط می تواند فرم داخل nanobrush معماری ساخت آنها را امیدوار کننده تر از معمولی نازک فیلم در بسیاری از فن آوری های کاربردی. خود را بسیار بیشتر از سطح منطقه و تعداد زیادی از رابط — به طور بالقوه هزاران نفر در داخل هر قلم — ممکن است یک تعویض بازی در آینده فن آوری است که در آن رابط کاربری دستگاه است.”

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.de

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>