استادیار دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف با همکاری گروه تحقیقاتی بین المللی موفق به چاپ مقاله ای با عنوان «ترابرد مولکولی بالستیک از کانال های دوبعدی» در مجله بین المللی نیچر شده است.
به گزارش دیده بان علم ایران، دکترعلی اسفندیار، عضو هیات علمی دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف و تیم پژوهشی پروفسور آندره گایم، برنده جایزه نوبل ۲۰۱۰ فیزیک از دانشگاه منچستر انگلستان، توانستند نتایج مشاهدات جدید خود درباره ترابرد بالستیک مولکولی را طی مقاله ای با عنوان
Ballistic molecular transport through two-dimensional channels
در مجله Nature به چاپ برسانند.
در دهه های اخیر، عبور مولکول های گاز از کانال ها و غشاهای نانومتری کاربردهای وسیعی در حوزه های مختلف فناوری پیدا کرده اند. در این ترابرد برهمکنش مولکول ها با دیواره ها بیش از برهمکنش های بین مولکولی است چرا که طول پیمایش ازاد مولکول های گاز هم اندازه با ابعاد کانال ها می شود.
در این حالت از ترابرد نظریه نادسن بطور دقیقی این ترابرد را با فرض وجود برخورد های تصادفی مولکولی از جداره کانال ها توضیح می دهد.
محققان این مقاله از روش بسیار جدیدی برای ساخت کانال های دوبعدی با ارتفاع در حد یک تا دو نانومتر استفاده کردند که دیواره های کانال از انواع مختلفی با زبری متفاوت ساخته شده بود.
مشاهدات تجربی از میزان ترابرد گاز از درون این کانال ها، نشان دادند که وقتی دیواره های کانال در حد اتمی مسطح باشند (همانند سطح گرافیت)، میزان شار عبوری ۱۰۰ مرتبه بیشتر از مقداری است که نظریه نادسن پیش بینی می کند. این پدیده که برای اولین بار گزارش می شود در اثر برخوردهای آینه ای مولکولی و بدون اتلاف انرژی از دیواره ها ناشی می شود. این نوع از ترابرد که به ترابرد بالستیک موسوم است، پیش تر فقط برای الکترون ها از کانال های کوانتومی مشاهده شده بود.
جالب است که این میزان افزایش در شار عبوری گازها توسط شبیه سازی های دینامیک مولکولی رایج قابل توجیه نیستند.
در این پژوهش از طریق تحلیل نتایج آزمایش برای ایزوتوپ های هیدروژن و دوتریوم، نشان داده شد که بستگی معناداری بین طول موج دوبروی مولکول ها و میزان زبری دیواره کانال وجود دارد. پدیده جالب دیگری که در این کانال های دوبعدی با ارتفاع کمتر از دو نانومترگزارش شد، اثر خودتمیز کنندگی بوده است که آلودگی های هیدروکربنی تمایل بسیار کمی از لحاظ انرژی برای تجمع در داخل این کانال ها دارند و آلودگی های به نوعی در بیرون از کانال تجمع خواهند کرد.
گفتنی است، انتشارات نیچر شامل خانواده ای وزین از مجلات در حوزه های محتلف علمی است که قدیمی ترین و معتبرترین آنها مجله Nature با ضریب تاثیر بیش از ۴۰ می باشد.
به ادعای دانشگاه صنعتی شریف، این مقاله نخستین مقاله پژوهشی چاپ شده در حوزه غیرپزشکی از ایران در این مجله است.
انتهای پیام
