தூய்மையான ஆற்றல், எரிபொருளை மாற்றுவதற்கு அயனி கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்தி நானோ துகள்களை ஆராய்ச்சியாளர்கள் பொறியியலாளர்கள் செய்கிறார்கள்

இரண்டு நுட்பங்களை இணைப்பதன் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட வெவ்வேறு கலவைகளுடன் கூடிய நானோ துகள்களின் கலைஞரின் பிரதிநிதித்துவம்: உலோக வெளியேற்றம் மற்றும் அயனி கதிர்வீச்சு. வெவ்வேறு நிறங்கள் நிக்கல் போன்ற வெவ்வேறு கூறுகளைக் குறிக்கின்றன, அவை துகள்களின் கலவைகள் மற்றும் வினைத்திறனைத் தக்கவைக்க ஒரு உலோகத் துகள்களில் பொருத்தப்படலாம். கடன்: ஜியாயு வாங்

MIT ஆராய்ச்சியாளர்கள் மற்றும் சக பணியாளர்கள் பல்வேறு தூய்மையான ஆற்றல் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் தொழில்நுட்பங்களில் ஈடுபடும் எதிர்வினைகளுக்கு முக்கிய நானோ துகள்களின் அளவு, கலவை மற்றும் பிற பண்புகளை துல்லியமாக கட்டுப்படுத்தும் வழியை நிரூபித்துள்ளனர். அயனி கதிர்வீச்சை மேம்படுத்துவதன் மூலம் அவர்கள் அவ்வாறு செய்தனர், இது சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் கற்றைகள் ஒரு பொருளை குண்டுவீசும் ஒரு நுட்பமாகும்.

இந்த வழியில் உருவாக்கப்பட்ட நானோ துகள்கள் அவற்றின் வழக்கமான சகாக்களை விட சிறந்த செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன என்பதை அவர்கள் காட்டினார்கள்.

“நாங்கள் பணியாற்றிய பொருட்கள் எரிபொருள் செல்கள் முதல் CO2 இல்லாத மின்சாரத்தை உருவாக்குவது வரை இரசாயனத் தொழிலுக்கான சுத்தமான ஹைட்ரஜன் தீவனங்களை உற்பத்தி செய்வது வரை பல தொழில்நுட்பங்களை மேம்படுத்தலாம்” என்கிறார் பணியின் தலைவரும் பேராசிரியருமான பில்ஜ் யில்டிஸ். MIT இன் அணு அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் துறை மற்றும் பொருள் அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் துறை.

முக்கியமான வினையூக்கி

எரிபொருள் மற்றும் மின்னாற்பகுப்பு செல்கள் இரண்டும் மூன்று முக்கிய பாகங்கள் மூலம் மின்வேதியியல் எதிர்வினைகளை உள்ளடக்கியது: இரண்டு மின்முனைகள் (ஒரு கேத்தோடு மற்றும் அனோட்) எலக்ட்ரோலைட்டால் பிரிக்கப்படுகின்றன. இரண்டு செல்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு என்னவென்றால், சம்பந்தப்பட்ட எதிர்வினைகள் தலைகீழாக இயங்குகின்றன.

மின்முனைகள் வினையூக்கிகளால் பூசப்பட்டிருக்கும், அல்லது சம்பந்தப்பட்ட எதிர்வினைகளை வேகமாகச் செய்யும் பொருட்கள். ஆனால் உலோக-ஆக்சைடு பொருட்களால் செய்யப்பட்ட ஒரு முக்கியமான வினையூக்கி குறைந்த ஆயுள் உள்ளிட்ட சவால்களால் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது. “உலோக வினையூக்கி துகள்கள் அதிக வெப்பநிலையில் கரடுமுரடான, அதன் விளைவாக நீங்கள் மேற்பரப்பு மற்றும் செயல்பாட்டை இழக்கிறீர்கள்,” என்கிறார் மெட்டீரியல்ஸ் ரிசர்ச் லேபரேட்டரியுடன் இணைந்த யில்டிஸ், ஆற்றல் & இதழில் வெளியிடப்பட்ட வேலை பற்றிய கட்டுரையை எழுதியவர். சுற்றுச்சூழல் அறிவியல்.

உலோக வெளியேற்றத்தை உள்ளிடவும், இது ஒரு ஹோஸ்ட் ஆக்சைடிலிருந்து உலோக நானோ துகள்களை மின்முனையின் மேற்பரப்பில் செலுத்துவதை உள்ளடக்கியது. துகள்கள் மின்முனையில் தங்களை உட்பொதிக்கின்றன, “அந்த நங்கூரம் அவற்றை இன்னும் நிலையானதாக ஆக்குகிறது,” என்கிறார் யில்டிஸ். இதன் விளைவாக, தீர்வு “சுத்தமான ஆற்றல் மாற்றம் மற்றும் ஆற்றல் திறன் கொண்ட கணினி சாதனங்களில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்திற்கு வழிவகுத்தது” என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் தாளில் எழுதுகிறார்கள்.

இருப்பினும், விளைந்த நானோ துகள்களின் துல்லியமான பண்புகளைக் கட்டுப்படுத்துவது கடினமாக உள்ளது. “வெளியேற்றம் நிலையான மற்றும் செயலில் உள்ள நானோ துகள்களை நமக்குத் தரும் என்பதை நாங்கள் அறிவோம், ஆனால் அதைக் கட்டுப்படுத்துவதே சவாலான பகுதியாகும். இந்த வேலையின் புதுமை என்னவென்றால், அயன் கதிர்வீச்சு – அந்தக் கட்டுப்பாட்டைக் கொடுக்கக்கூடிய ஒரு கருவியைக் கண்டுபிடித்துள்ளோம்” என்கிறார் ஜியாயு வாங், கட்டுரையின் முதல் ஆசிரியர். MIT Ph.D ஐப் பெறும்போது வேலையை நடத்திய வாங். அணு அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் துறையில், இப்போது ஸ்டான்போர்டில் முதுகலை அறிஞராக உள்ளார்.

Sossina Haile வடமேற்கு பல்கலைக்கழகத்தில் வால்டர் பி. மர்பி பொருள் அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் பேராசிரியராக உள்ளார். தற்போதைய வேலையில் ஈடுபடாத ஹெய்ல் கூறுகிறார், “உலோக நானோ துகள்கள் ஆற்றல் சேமிப்புக்காக ஹைட்ரஜனை உருவாக்குவதற்கு தண்ணீரைப் பிரிக்கும் முக்கியமான எதிர்வினை உட்பட, முழு எதிர்வினைகளிலும் வினையூக்கிகளாக செயல்படுகின்றன. இந்த வேலையில், யில்டிஸும் சக ஊழியர்களும் ஒரு புத்திசாலித்தனத்தை உருவாக்கியுள்ளனர். நானோ துகள்கள் உருவாகும் முறையைக் கட்டுப்படுத்தும் முறை.”

ஹெய்ல் தொடர்கிறார், “கட்டுமான ரீதியில் நிலையான நானோ துகள்களை வெளியேற்றுவதன் விளைவாக சமூகம் காட்டியுள்ளது, ஆனால் செயல்முறை கட்டுப்படுத்த எளிதானது அல்ல, எனவே ஒருவர் துகள்களின் உகந்த எண்ணிக்கை மற்றும் அளவைப் பெற வேண்டிய அவசியமில்லை. அயனி கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்தி, இந்த குழு துல்லியமாக முடிந்தது. நானோ துகள்களின் அம்சங்களைக் கட்டுப்படுத்துகிறது, இதன் விளைவாக நீர் பிளவுபடுவதற்கான சிறந்த வினையூக்க செயல்பாடு ஏற்படுகிறது.”

என்ன செய்தார்கள்

மின்முனையின் மேற்பரப்பில் உலோக நானோ துகள்களை ஒரே நேரத்தில் வெளியேற்றும் போது மின்முனையில் அயனிகளின் கற்றை குறிவைப்பது அதன் விளைவாக வரும் நானோ துகள்களின் பல பண்புகளைக் கட்டுப்படுத்த அனுமதித்தது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர்.

“அயனி-பொருள் தொடர்புகளின் மூலம், நீக்கப்பட்ட நானோ துகள்களின் அளவு, கலவை, அடர்த்தி மற்றும் இருப்பிடத்தை நாங்கள் வெற்றிகரமாக வடிவமைத்துள்ளோம்” என்று குழு ஆற்றல் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அறிவியலில் எழுதுகிறது.

எடுத்துக்காட்டாக, அவை துகள்களை மிகவும் சிறியதாக மாற்றலாம் – ஒரு மீட்டர் விட்டத்தில் இரண்டு பில்லியன்கள் வரை – வழக்கமான வெப்ப வெளியேற்ற முறைகளைப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்டதை விட. மேலும், குறிப்பிட்ட தனிமங்களுடன் கதிர்வீச்சு செய்வதன் மூலம் அவர்களால் நானோ துகள்களின் கலவையை மாற்ற முடிந்தது. அவர்கள் இதை நிக்கல் அயனிகளின் கற்றை மூலம் நிரூபித்துள்ளனர், இது நிக்கலை வெளியேற்றப்பட்ட உலோக நானோ துகள்களில் பொருத்தியது. இதன் விளைவாக, வெளிப்படுத்தப்பட்ட நானோ துகள்களின் கலவையை வடிவமைக்க நேரடி மற்றும் வசதியான வழியை அவர்கள் நிரூபித்தார்கள்.

“பல-உறுப்பு நானோ துகள்கள் அல்லது உலோகக்கலவைகளை நாங்கள் கொண்டிருக்க விரும்புகிறோம், ஏனெனில் அவை பொதுவாக அதிக வினையூக்க செயல்பாட்டைக் கொண்டுள்ளன” என்று யில்டிஸ் கூறுகிறார். “எங்கள் அணுகுமுறையுடன் வெளியேற்ற இலக்கு அடி மூலக்கூறு ஆக்சைடைச் சார்ந்து இருக்க வேண்டியதில்லை.” கதிர்வீச்சு இன்னும் பல கலவைகளுக்கான கதவைத் திறக்கிறது. “எந்தவொரு ஆக்சைடு மற்றும் எந்த அயனியையும் நாம் கதிரியக்கமாகத் தேர்ந்தெடுத்து அதைத் தீர்க்க முடியும்” என்று யில்டிஸ் கூறுகிறார்.

அயன் கதிர்வீச்சு மின்முனையிலேயே குறைபாடுகளை உருவாக்குகிறது என்பதையும் குழு கண்டறிந்தது. மேலும் இந்த குறைபாடுகள் கூடுதல் அணுக்கரு தளங்களை வழங்குகின்றன.

கதிர்வீச்சு நானோ துகள்கள் மீது தீவிர இடஞ்சார்ந்த கட்டுப்பாட்டை அனுமதிக்கும். “நீங்கள் அயன் கற்றையை மையப்படுத்த முடியும் என்பதால், குறிப்பிட்ட நானோ கட்டமைப்புகளை உருவாக்க அதைக் கொண்டு ‘எழுதலாம்’ என்று நீங்கள் கற்பனை செய்யலாம்” என்கிறார் வாங். “நாங்கள் [அது] ஒரு பூர்வாங்க ஆர்ப்பாட்டம் செய்தோம், ஆனால் நன்கு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மைக்ரோ மற்றும் நானோ கட்டமைப்புகளை உணர இது சாத்தியம் என்று நாங்கள் நம்புகிறோம்.”

அயன் கதிர்வீச்சுடன் அவர்கள் உருவாக்கிய நானோ துகள்கள் வழக்கமான வெப்ப வெளியேற்றத்தால் உருவாக்கப்பட்டதை விட உயர்ந்த வினையூக்க செயல்பாட்டைக் கொண்டுள்ளன என்பதையும் குழு காட்டியது.

Source link

Leave a Reply

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