Dolar 13,7033
Euro 15,5541
Altın 785,05
BİST 2.005
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 13 °C
Sağanak Yağışlı

Geleceğin Sensörleri ve Enerji Cihazları için İletken MOF Nanosheets’in Su Üzerinde Oluşturulması

28.10.2021
57
Geleceğin Sensörleri ve Enerji Cihazları için İletken MOF Nanosheets’in Su Üzerinde Oluşturulması
MOF Nanosheets İletken Su Üzerinde Moleküler Hazırlama

Moleküler bileşenler içeren damlacıkların su yüzeyinde basit bir şekilde yayılması, çok yüksek elektriksel iletkenliğe sahip nanoyapıların kendiliğinden oluşumuna yol açar. Kredi: Rie Makiura, Osaka Eyalet Üniversitesi

Petrolün su üzerinde kendiliğinden geniş bir alana yayılması, gelecekteki sensör/enerji cihazları için elektriksel olarak iletken nanoyapıların işlenmesi için kolay bir enerji tasarrufu sağlayan rotaya ilham veriyor.

Yağ ve su karışmaz ama yağ ile suyun buluştuğu yerde ne olur? Veya havanın sıvıyla buluştuğu yer? Japonya merkezli bir araştırmacı ekibinin, yeni nesil sensörler ve enerji üretim teknolojileri için ihtiyaç duyulan tek tip, elektriksel olarak iletken nano tabakaların ilk başarılı yapısını geliştirmek için kullandığı bu arayüzlerde benzersiz reaksiyonlar meydana geliyor.

Osaka Eyalet Üniversitesi, Japonya Synchrotron Radyasyon Araştırma Enstitüsü ve Tokyo Üniversitesi’nden araştırma işbirliği, yaklaşımlarını bugün (28 Ekim 2021) ACS Uygulamalı Malzemeler ve Arayüzler.

Malzeme Bilimi Bölümü’nde Doçent olan ilgili yazar Rie Makiura, “Uzun zamandır petrolün su yüzeyinde büyük ve tek biçimli bir film oluşturduğunu biliyorduk – bu tanıdık fenomeni anlamak ve kullanmak enerji tasarrufu sağlayan süreçlere yol açabilir” dedi. , Osaka Eyalet Üniversitesi. “Benzer bir arayüzde bir hammadde kombinasyonu kullanarak, elektriği ileten gelişmiş üç boyutlu nanoyapılara sahip fonksiyonel malzemeler yaratmayı başardık.”

Bu malzemeler, mikro gözenekli ve yüksek düzeyde organize olmuş metal iyonları ve organik bağlayıcılardan oluşan metal-organik çerçevelerdir. Aranan MOF’larMakiura’ya göre, nanoteknolojilerden yaşam bilimlerine kadar sayısız potansiyel uygulamaları var, ancak gerçekleşmemiş bir özellik onları gerçek kullanımdan alıkoyuyor – çoğu fabrikasyon MOF elektriği iyi iletmiyor.

“İletken MOF’lerin üstün özelliklerinden sensörler ve enerji cihazları gibi uygulamalarda yararlanmak için, tanımlanmış gözenek boyutu, iyi kontrol edilen büyüme yönü ve film kalınlığı ile ultra ince filmlerin üretimi ve entegrasyonu bir zorunluluktur ve aktif olarak aranmaktadır, dedi Makiura.

Daha önceki MOF ince film geliştirmelerinin çoğu, daha büyük kristallerden katmanları soymayı ve bunları bir alt tabakaya yerleştirmeyi içerir. Ancak Makiura’ya göre, bu süreç karmaşıktır ve genellikle yüksek iletkenliğe sahip olmayan kalın, düzgün olmayan tabakalarla sonuçlanır. Ultra ince ve tek tip iletken nano tabakalar geliştirmek için o ve ekibi yaklaşımı tersine çevirmeye karar verdi.

Sulu metal iyonları çözeltisi üzerine organik bağlayıcılar içeren bir çözelti yaymaya başladılar. Temas ettikten sonra, maddeler bileşenlerini altıgen bir düzende birleştirmeye başlar. Bir saatten fazla, düzenleme, sıvı ve havanın buluştuğu yerde nano tabakalar oluştukça devam etti. Nano tabaka oluşumunun tamamlanmasından sonra, araştırmacılar nano tabakaları daha yoğun ve sürekli bir duruma sıkıştırmak için iki engel kullandılar.

Makiura’ya göre, son derece organize kristal yapılara sahip inanılmaz derecede ince nano tabakalar üretmek için modern bir yaklaşım. Araştırmacılar tek tip yapıyı doğruladı üzerinden mikroskobik ve x-ışını kristalografik analiz. Görselleştirilmiş sıkı bir şekilde sıralanmış kristaller, aynı zamanda, kristaller, tabakalar arasında yakın teması kolaylaştıran, her bir tabakada eşit şekilde temas halinde olduğundan, malzemenin elektriksel özelliklerini de gösterdi. Araştırmacılar bunu, nano tabakaları bir silikon alt tabakaya aktararak, altın elektrotlar ekleyerek ve iletkenliği ölçerek test ettiler.

Makiura’nın danışmanlığında doktora öğrencisi olan ilk yazar Takashi Ohata, “Ultra ince filmleri değerlendirmek kolay olmasa da, üç boyutlu bir nano yapıya ve yüksek elektrik iletkenliğine sahip olduğunu kanıtlayabildiğimizde çok mutlu olduk” dedi.

Araştırmacılar, hedeflenen elektronik özelliklere sahip yüksek kaliteli nano tabakalar oluşturmak için kontrol edilebilir ve ayarlanabilir bir metodoloji geliştirmek amacıyla çeşitli parametrelerin nano tabaka morfolojisini nasıl etkilediğini inceliyorlar.

Makiura, “Hava/sıvı arayüzündeki uygun moleküler yapı bileşenlerinin genişletilmiş bir mimariye çok yönlü ve basit aşağıdan yukarıya montajımız, mükemmel şekilde yönlendirilmiş, elektriksel olarak iletken bir kristal nano tabakanın oluşturulmasını gerçekleştirir.” Dedi. “Yeni bulgu, enerji oluşturma cihazları ve katalizörler de dahil olmak üzere birçok potansiyel uygulamada gerçek kullanım için çok çeşitli nano tabakalar oluşturmak için hava/sıvı arayüzey sentezinin potansiyelini daha da artırıyor.”

Referans: “Hava/Sıvı Arayüzlerinde Birleştirilmiş Tek Eksenli Elektrik İletken Metal-organik Çerçeve Nanosheets” 28 Ekim 2021, ACS Uygulamalı Malzemeler ve Arayüzler.
DOI: 10.1021/acsami.1c16180

Diğer katkıda bulunanlar arasında Osaka Eyalet Üniversitesi Uygulamalı Kimya Bölümü’nden Akihiro Nomoto; Takeshi Watanabe ve Ichiro Hirosawa, Japonya Synchrotron Radyasyon Araştırma Enstitüsü; Tatsuyuki Makita ve Jun Takeya, Malzeme İnovasyonu Araştırma Merkezi ve Tokyo Üniversitesi İleri Malzeme Bilimi Bölümü.

Bu çalışma, Japonya Bilimin Teşviki Derneği KAKENHI Hibe Numaraları JP19H05715 (Yenilikçi Alanda Bilimsel Araştırmalar için Hibe: Sucul Fonksiyonel Malzemeler), JP16H05968, JP16K13610, JP20H02551, JP21J13884 (Genç Bilim Adamları için Araştırma Bursu) tarafından desteklenmiştir. Mazda vakfı ve Masuya Kinen Kenkyu Shinko vakfı, Japonya. BL19B2 ve BL46XU ışın hatlarında senkrotron X-ışını kırınım deneyleri yapıldı, Bahar-8 (2016B1862, 2017A1569, 2017B1899, 2018A1559, 2018A2065, 2018A2066, 2018B1802, 2018B1840, 2019A1771, 2019B1860, 2019B1857). X-ışını fotoelektron spektroskopisi ve transmisyon elektron mikroskobu deneyleri, Japonya Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı’nın (MEXT) Nanoteknoloji Platform Programı (Moleküllerin ve Malzemelerin Sentezi) tarafından desteklenen NAIST’de gerçekleştirilmiştir (NPS17064).

.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.