சிறிய அளவிலான பிணைப்புகள் பெரிய அளவிலான உராய்வுக்கு வழிவகுக்கும்

சிலிக்கான் பந்துக்கும் சிலிக்கான் வேஃபருக்கும் இடையே உள்ள உராய்வை அளவிடப் பயன்படுத்தப்படும் சோதனை அமைப்பை இந்தப் படம் காட்டுகிறது. இந்த அளவீடுகள் இரண்டு விளைவுகளுக்கு இடையே நேரடி தொடர்பு இருப்பதை நிரூபித்தது: சிலிக்கான்-ஆக்ஸிஜன்-சிலிக்கான் (Si-O-Si) பிணைப்புகளின் எண்ணிக்கை இரண்டு மேற்பரப்புகளுக்கு இடையே சிறிய அளவுகளில் உருவாகிறது மற்றும் பெரிய அளவுகளில் அளவிடப்படும் உராய்வு விசை. லியாங் பெங்கின் படம்.

உராய்வு கணிப்பது மற்றும் கட்டுப்படுத்துவது கடினம், குறிப்பாக ஒருவருக்கொருவர் தொடர்பு கொள்ளும் மேற்பரப்புகள் அரிதாகவே சரியாக தட்டையாக இருக்கும். இப்போது, ​​​​புதிய சோதனைகளில், நெதர்லாந்தில் உள்ள ஆம்ஸ்டர்டாம் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் இரண்டு சிலிக்கான் மேற்பரப்புகளுக்கு இடையேயான உராய்வு அளவு, பெரிய அளவுகளில் கூட, அவற்றுக்கிடையே உள்ள நுண்ணிய இரசாயன பிணைப்புகளை உருவாக்குவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது என்பதை நிரூபித்துள்ளனர். மேற்பரப்பு வேதியியல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி உராய்வின் அளவைக் கட்டுப்படுத்துவதை இது சாத்தியமாக்குகிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் கண்டுபிடிப்புகளை இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்களில் ஒரு தாளில் தெரிவிக்கின்றனர்.

“பூகம்பங்களை முன்னறிவிப்பது மற்றும் இயந்திர சாதனங்களில் ஆற்றல் நுகர்வு குறைப்பது போன்ற பல்வேறு சவால்களை சமாளிப்பதில் அதன் முக்கிய பங்கு இருந்தபோதிலும், உராய்வு பற்றிய அளவு புரிதல் இல்லாதது” என்கிறார் ஆராய்ச்சி திட்டத்தை நடத்திய PhD ஆராய்ச்சியாளர் லியாங் பெங். உலகளாவிய ஆற்றல் நுகர்வில் 20% க்கும் அதிகமானதற்கு உராய்வு காரணமாக இருப்பதாக மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. இயந்திரங்களில் உராய்வைக் கட்டுப்படுத்துவது பொருள் தேய்மானத்தைக் குறைப்பதற்கும் பொருத்துதல் துல்லியத்தை அதிகரிப்பதற்கும் முக்கியமானது.

பெங் இன்ஸ்டிடியூட் ஆஃப் இயற்பியல் மற்றும் ஆம்ஸ்டர்டாம் பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள வான் ‘டி ஹாஃப் இன்ஸ்டிடியூட் ஆஃப் மாலிகுலர் சயின்சஸ் மற்றும் நானோலிதோகிராஃபிக்கான மேம்பட்ட ஆராய்ச்சி மையம் (ARCNL) ஆகியவற்றின் மற்ற ஆராய்ச்சியாளர்களுடன் இணைந்து பணியாற்றினார். நுண்ணிய அளவில் பெரிய அளவிலான உராய்வு எவ்வாறு வெளிப்படுகிறது என்பதை ஆராய்வதற்கான தொடர்ச்சியான ஒத்துழைப்பின் ஒரு பகுதியாக இந்த ஆராய்ச்சி உள்ளது.

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், புதிய ஆராய்ச்சி முறைகள், இரண்டு மேற்பரப்புகள் ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொண்டு சரியும்போது என்ன நடக்கும் என்பதை விரிவாக ஆய்வு செய்ய ஆராய்ச்சியாளர்களை அனுமதித்துள்ளது. முக்கியமாக, மேற்பரப்புகள் எப்போதும் மென்மையாக இருக்காது. ஒரு நானோமீட்டர் அளவில், அவை உச்சரிக்கப்படும் சிகரங்கள் மற்றும் பள்ளத்தாக்குகள் கொண்ட மலை நிலப்பரப்புகள் போல இருக்கும்.

முந்தைய சோதனைகள் மற்றும் எண் உருவகப்படுத்துதல்கள், இந்த சிறிய அளவில், உராய்வு என்பது மேற்பரப்பு அணுக்களுக்கு இடையேயான பிணைப்புகளின் உருவாக்கம் மற்றும் சிதைவின் மூலம் பெரும்பாலும் தீர்மானிக்கப்படுகிறது என்பதை நிரூபித்துள்ளது. இது நெகிழ் மேற்பரப்புகளின் கடினத்தன்மையால் மட்டுமல்ல, அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகள் (நீர் போன்றவை) இடைமுகத்தில் இருப்பதால் பாதிக்கப்படுகிறது.

“இந்த நானோ உராய்வு வழிமுறைகளை பெரிய, தொழில்துறை ரீதியாக பொருத்தமான அளவுகளுக்கு நீட்டிக்கவும் பயன்படுத்தவும் நாங்கள் முடிவு செய்தோம்” என்று பெங் விளக்குகிறார். ரியோமீட்டர் எனப்படும் சிறப்பு கருவியைப் பயன்படுத்தி, ஒப்பீட்டளவில் கடினமான சிலிக்கான் பந்து மற்றும் மென்மையான சிலிக்கான் செதில் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உராய்வு அளவு, அவற்றுக்கிடையே உள்ள இடைமுகத்தில் உள்ள நுண்ணிய இரசாயனப் பிணைப்புகளின் அடர்த்தியை எவ்வாறு சார்ந்துள்ளது என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆய்வு செய்தனர். சிலிக்கான் (Si) என்பது செமிகண்டக்டர் துறையில் அதன் பரவலான பயன்பாட்டிற்கு நன்றி படிக்க ஒரு சுவாரஸ்யமான பொருளாகும், அதே நேரத்தில் பூமியின் மேலோட்டத்தில் அதன் மிகுதியானது பூகம்பங்களைப் பற்றிய ஆய்வுக்கு பொருத்தமானதாக உள்ளது.

அசுத்தங்களின் மேற்பரப்புகளை சுத்தம் செய்த பிறகு, பந்தை செதில் மீது சறுக்குவதற்கு மிகக் குறைந்த சக்தி தேவை என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டுபிடித்தனர் – வேறுவிதமாகக் கூறினால், குறைந்த உராய்வு உள்ளது – மேற்பரப்புகளை தூய நைட்ரஜன் வாயுவில் நீண்ட நேரம் உலர்த்தும்போது. மேலும் சோதனைகள் அணுக்களின் மட்டத்தில் என்ன நடக்கிறது என்பதைக் காட்டியது: நீண்ட உலர்த்துதல் சிலிக்கான் மேற்பரப்பில் வெளிப்படும் ஹைட்ராக்சில் (OH) குழுக்களின் எண்ணிக்கையை குறைக்கிறது. மற்றொரு சிலிக்கான் மேற்பரப்புடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, ​​​​இந்த குழுக்களின் இருப்பு இரண்டு மேற்பரப்புகளுக்கு இடையில் சிலிக்கான்-ஆக்ஸிஜன்-சிலிக்கான் (Si-O-Si) பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது.

பெரிய அளவுகளில் அளவிடப்படும் உராய்வு விசைக்கும், தொடர்புக்கு முன் இரண்டு சிலிக்கான் பரப்புகளில் இருக்கும் நுண்ணிய Si-OH குழுக்களின் அடர்த்திக்கும் இடையே ஒரு குறிப்பிடத்தக்க உறவு இருப்பதை இந்த ஆராய்ச்சி நிரூபிக்கிறது, ஏனெனில் இது தொடர்பின் போது செய்யப்பட்ட Si-O-Si பிணைப்புகளின் எண்ணிக்கையைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. . இந்த இரசாயனப் பிணைப்புகளின் அடர்த்தியானது, சுத்தம் செய்யப்பட்ட மேற்பரப்புகள் உலர்த்தப்படும் நேரத்தின் மூலம் தீர்மானிக்கப்படலாம், இது சிலிக்கான் மேற்பரப்புகளுக்கு இடையிலான உராய்வு விசையைக் கணித்து கட்டுப்படுத்துவதை சாத்தியமாக்குகிறது.

“எங்கள் முடிவு மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கது, ஏனெனில் இது முதல் கொள்கைகளிலிருந்து மேக்ரோஸ்கோபிக் உராய்வு பற்றிய அளவு புரிதலை நிரூபிக்கிறது” என்று லியாங் முடிக்கிறார். “எங்கள் கண்டுபிடிப்புகள் அறிவு இடைவெளியைக் குறைக்கலாம், இது உராய்வு மீதான புரிதல் அடிப்படையிலான கட்டுப்பாட்டைத் தடுக்கிறது.”

Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *