با کاربردهای شگفت انگیز نانوالماس آشنا شوید – ایسنا

به گزارش ایسنا و به نقل از سایتک دیلی، الماس چیزی بیش از جواهرات آبراهام ولکات، محقق SJSU در دانشگاه ایالتی آبراهام (SJSU) است. والکات با نانو الماس کار می کند. الماس های میکروسکوپی که نتیجه ترک خوردن الماس های بزرگتر است. نانوالماس ها به قدری کوچک هستند که یک ردیف هشت هزارتایی از آنها به عرض یک موی انسان می رسد.

دانشمندی مانند والکات با چنین جواهرات کوچکی چه می تواند بکند؟

ساختار کربنی الماس استفاده از آن را در سلول‌ها و بافت‌های زنده که عمدتاً کربنی هستند، ایمن می‌سازد. الماس ها همچنین از نظر شیمیایی بی اثر هستند، در انتقال حرارت به خوبی عمل می کنند و شفاف هستند. به گفته والکات، نور به راحتی از الماس عبور می کند. به طور خلاصه، خواص شیمیایی الماس ها آنها را برای مصارف مختلف ارزشمند می کند. از تشخیص تولید پروتئین در زمان واقعی تا محاسبات کوانتومی. به گفته Volkat، این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی خود است.

مشکل دیگری وجود دارد که تحقیقات والکات در مورد نانوالماس را برجسته می کند. آزمایشگاه والکات از این نظر منحصر به فرد است که دانشجویان کارشناسی و کارشناسی ارشد در دانشگاه ایالتی سن خوزه حجم قابل توجهی از تحقیقات را انجام می دهند. این تکلیف اغلب برای محققان با تجربه تر، دانشجویان فارغ التحصیل، محققان فوق دکترا و تکنسین های آزمایشگاهی تمام وقت محفوظ است. والکات گفت: “هیچ گروه هیجان انگیزتری از دانشجویان وجود ندارد که من از کار کردن با آنها در دانشگاه ایالتی سن خوزه لذت برده باشم.”

علیرغم چیزهایی که ممکن است در شیمی دبیرستان در مورد کربن خالص موجود در الماس آموخته باشید، والکات بیشتر به کارهایی که سایر عناصر داخل و خارج از نانوالماس هایش انجام می دهند علاقه مند است.

ولکات می گوید: هنگامی که اتم های نیتروژن در داخل یک شبکه کربن الماس به دام می افتند، این ناخالصی یک نقطه باز به نام مرکز خالی نیتروژن ایجاد می کند و این جایی است که یک اتم کربن باید باشد. هنگامی که مرکز با نور سبز مواجه می شود، یک نور قرمز از خود ساطع می کند و دانشمندان می توانند برای کارهایی مانند ردیابی نانوالماس ها در حین حرکت روی ارگانیسم به این درخشش تکیه کنند.

وی افزود: برای اینکه الماس ها کاری را که شما می خواهید انجام دهند، چه از طریق جریان خون و چه از طریق کابل فیبر نوری، باید بتوانید سطح آنها را کنترل کنید. آزمایشگاه من بیشتر انرژی خود را روی این متمرکز می کند.

گروه تحقیقاتی والکات در دانشگاه ایالتی سن خوزه در حال کار برای اتصال گروه های شیمیایی مختلف به سطح نانوالماس است. در اوایل سال جاری، آنها مقاله ای را در مجله The Journal of Physical Chemistry Letters منتشر کردند. این مقاله در مورد ایجاد یک واکنش شیمیایی پایدار برای اتصال گروه های شیمیایی حاوی نیتروژن به نام آمین ها به سطح نانوالماس بود. برای انجام این کار، ابتدا اتم های برم به صورت شیمیایی روی سطح نانوالماس قرار گرفتند. محققان می‌گویند این کشف می‌تواند برای مطالعه سیستم‌های بیولوژیکی یا حسگرهای کوانتومی به دلیل استفاده بالقوه از نانوالماس در فناوری نانو مفید باشد.

این پیشرفت محصول کار زیاد است و والکات به دانشجویانی مانند مگان چونگ که از سال اول در آزمایشگاه بوده است اعتبار می دهد. چانگ گفت که از ابتدا به آزمایشگاه ولکات علاقه مند بود زیرا شنیده بود که می خواهد به دانش آموزان سال اول اجازه دهد تا به گروه او بپیوندند و او واقعاً می خواست به یک آزمایشگاه بپیوندد. او فکر می‌کرد که به محض ورود مواد شیمیایی را می‌شوید یا ذخیره می‌کند، اما تقریباً بلافاصله روی یک پروژه تحقیقاتی کار می‌کرد. در واقع، به گفته دانشجویان، این پروتکل استاندارد برای آزمایشگاه Walcott است که بلافاصله پس از ثبت نام از آزمون صرف نظر کند.

به گفته چانگ، ممکن است تا پنج روز طول بکشد تا برخی از روش‌های شیمیایی این گروه تکمیل شود، که یک چالش بالقوه است زیرا دانش‌آموزان معمولاً مشغول تدریس هستند و انتظار نمی‌رود تمام وقت در آزمایشگاه حضور داشته باشند. با این حال، او می گوید که ارتباطات شفاف کلید گروه است. دانش آموزان برنامه های خود را با یکدیگر هماهنگ می کنند و چندین روز مانند یک خط مونتاژ روی واکنش کار می کنند.

پس از تلاش برای اتصال شیمیایی مولکول‌های مختلف به سطح نانوالماس، دانش‌آموزان والکات به راهی برای آزمایش موفقیت واکنش‌ها نیاز دارند. برای انجام این کار، آنها نانوالماس های شیمیایی خود را به دستگاهی به نام SSRL در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده اسلب (SLAC) می برند.

مهندس سانگ جون لی گفت SSRL به عنوان یک کارخانه بزرگ برای تولید پرتوهای ایکس با شدت بالا عمل می کند. هنگامی که الکترون ها از طریق حلقه ذخیره سنکروترون برخورد می کنند، آهنرباهای فوق قوی باعث ارتعاش پرتو ذرات می شود و اشعه ایکس قدرتمندی تولید می کند که به ایستگاه های آزمایشی در خطوط تولید پرتو هدایت می شود. دستگاهی به نام “TES” اشعه ایکس ساطع شده از نمونه آزمایشی با وضوح بالا را اندازه گیری می کند که می تواند ساختار الکترونیکی یک ماده را تشخیص دهد. الکترون ها بر اساس مقدار انرژی مرتب شده اند. در مورد نانوالماس، TES می تواند تشخیص دهد که کدام گروه های شیمیایی روی سطح الماس وجود دارد.

Volkat یکی از اولین کاربران تست TES بود که در سال 2016 راه اندازی شد. دانش آموزان وی از آن زمان تا کنون کاربران دائمی این دستگاه بوده و چندین بار در سال از آن استفاده می کنند.

برای بسیاری از دانشجویان والکات، حتی قدم گذاشتن در آزمایشگاه SLAC خاطره انگیز است. اما آنها در واقع وقت خود را در خط تولید تیر می گذرانند.

سینتیا ملندرز، فارغ‌التحصیل اخیر در رشته مهندسی شیمی و محقق آزمایشگاه SLAC، می‌گوید: «اینطور نبود که ما فقط به کار دانشمندان دیگر نگاه کنیم. این باور نکردنی بود که بتوانم به آنجا بروم و آزمایشات را انجام دهم. توصیف آن سخت است. آدم باید از نظر فیزیکی آنجا باشد تا احساس کند یک آزمایشگاه ملی چگونه است.

انتهای پیام/