เป็นที่ทราบกันดีว่า Graphene และวัสดุคาร์บอนอื่น ๆ เปลี่ยนโครงสร้างและแม้แต่ข้อบกพร่องในการรักษาตัวเอง แต่กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงอะตอมใหม่เหล่านี้มักจะมีอุปสรรคด้านพลังงานสูง ดังนั้นไม่ควรเกิดขึ้นภายใต้สภาวะปกติ ทีมนักวิจัยนานาชาติในเกาหลี สหราชอาณาจักร ญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา และฝรั่งเศส ได้ไขความลึกลับนี้โดยแสดงให้เห็นว่า
อะตอมของคาร์บอนที่เคลื่อนที่เร็วเป็นตัวเร่ง
ปฏิกิริยาของกระบวนการปรับโครงสร้างใหม่หลายอย่างGraphene ซึ่งเป็นแผ่นคาร์บอนที่มีความหนาเพียงชั้นอะตอมเดียว เป็นระบบในอุดมคติสำหรับการศึกษาข้อบกพร่อง เนื่องจากมีโครงสร้างองค์ประกอบเดี่ยวสองมิติที่เรียบง่าย จนถึงปัจจุบันนักวิจัยมักอธิบายวิวัฒนาการโครงสร้างของข้อบกพร่องของกราฟีนผ่านกลไกที่เรียกว่าการหมุนพันธะประเภท Stone-Thrower-Wales กลไกนี้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงการเชื่อมต่อของอะตอมภายในโครงตาข่าย แต่มีพลังงานกระตุ้นที่ค่อนข้างใหญ่ ทำให้ “ถูกห้าม” โดยไม่ได้รับความช่วยเหลือ
นักวิจัยนำโดย Alex RobertsonจากOxford UniversityและKazu SuenagaจากAIST Tsukubaโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านที่ดีที่สุดที่มีอยู่พบว่าสิ่งที่เรียกว่า “อะตอมตัวกลาง” – อะตอมของคาร์บอนที่ไม่พอดีกับตาข่าย graphene – ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ช่วยให้พันธบัตรแตกตัวและก่อตัวขึ้น คริสโตเฟอร์ อีเวล หัวหน้าทีมวิจัยด้าน นาโนศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Nantesกล่าวว่า “ความสำคัญของ ‘ผู้ช่วย’ ที่เร็วและมองไม่เห็นเหล่านี้ถูกประเมินต่ำไปก่อนหน้านี้ เพราะพวกเขาเคลื่อนไหวเร็วมากและแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสังเกต
Ewels กล่าวว่าการค้นพบครั้งนี้เกิดขึ้นเมื่อพวกเขาตระหนักว่าอะตอมที่เคลื่อนที่เร็วเหล่านี้มักจะช้าลงเมื่อถูกผูกมัดกับข้อบกพร่องที่มีอยู่ในตาข่าย “เทคนิคของเราสามารถเปรียบได้กับรายการธรรมชาติทางโทรทัศน์ ซึ่งช่างกล้องมักมีช่วงเวลาที่ยากลำบากในการถ่ายทำสัตว์บางตัว ซึ่งอาจเขินอายได้” เขาอธิบาย “ดังนั้นบางครั้งพวกเขาจึงไปซ่อนตัวในที่ซ่อนข้างหลุมรดน้ำที่พวกเขารู้ว่าสัตว์จะต้องไปแน่นอน และนั่นเป็นวิธีที่ทำให้พวกเขาได้ภาพฟิล์มของพวกเขา
“ในกรณีของเรา อะตอมของตัวกลางจะยิงไปรอบๆ เร็วเกินไป
สำหรับกล้องของเรา แทนที่จะถ่ายภาพและดูข้อบกพร่องที่มีอยู่ก่อนแล้ว (รูรดน้ำ) ที่ดักจับอะตอมของตัวกลางเป็นครั้งคราว (ซึ่งอาจอยู่ใกล้ข้อบกพร่องเป็นเวลาไม่กี่วินาที นาที หรือหลายชั่วโมง) เราสามารถจินตนาการถึงข้อบกพร่องเหล่านั้นและสังเกตว่าสิ่งเหล่านี้มีอิทธิพลต่อการปรับโครงสร้างข้อบกพร่องอย่างไร”
เนื่องจากภาพเบลอเนื่องจากความเร็วของกระบวนการที่เกี่ยวข้อง การคำนวณแบบจำลองเชิงทฤษฎีอย่างละเอียดจึงจำเป็นต้องตีความ การคำนวณเหล่านี้ทำที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติโซลโดยGun-Do Leeและทีมของเขาและ Ewels และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ CNRS ใน Nantes
กราไฟนอยด์ระดับโมเลกุลทำให้ศูนย์กลางการหมุนที่สอดคล้องกันตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้งานอยู่ อะตอมของผู้ไกล่เกลี่ยทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยพันธะปฏิกิริยาห้อยต่องแต่ง Ewels อธิบาย ด้วยการยึดเกาะกับตำแหน่งที่บกพร่องและลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยา พวกมันจะกระตุ้นกระบวนการทำลายพันธะและการสร้างพันธะที่หลากหลาย ในบางกรณี ผู้ไกล่เกลี่ยจะรวมเข้ากับโครงตาข่าย ไล่อะตอมที่มีอยู่แล้วออกไป และทำให้อะตอมที่ขับออกมาเป็นตัวกลางในการจัดเรียงใหม่เพิ่มเติม (ดูภาพด้านบน) “กระบวนการเหล่านี้อาจเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมอื่นๆ มากมาย ตั้งแต่เคมีคาร์บอนระหว่างดวงดาวไปจนถึงตัวหน่วงกราไฟต์ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์” Ewels กล่าวกับPhysics World งานใหม่นี้จึงให้ความเข้าใจพื้นฐานที่สำคัญเกี่ยวกับวิธีที่ graphene และวัสดุ 2D ที่เกี่ยวข้องจัดเรียงและซ่อมแซมตัวเองในเชิงโครงสร้าง เขากล่าวเสริม
นักวิจัยซึ่งรายงานผลของพวกเขาในScience Advances
คาดการณ์ว่าสปีชีส์ของอะตอมผู้ไกล่เกลี่ยที่คล้ายคลึงกันอาจมีอยู่ในวัสดุจำนวนมากอื่นๆ ตอนนี้พวกเขาวางแผนที่จะสำรวจแนวคิดนี้ต่อไป “เราสงสัยว่ากระบวนการที่คล้ายกันอาจรองรับกระบวนการเปลี่ยนรูปทางกลของวัสดุ 2D และ 3D จำนวนมาก” Ewels กล่าว
นำเทคโนโลยีไปใช้ในที่ที่จำเป็นแม้ว่าวิธีทดสอบน้ำในปัจจุบันจะต้องการความเชี่ยวชาญและอุปกรณ์ที่สำคัญ – ทำให้มีราคาแพง – ROSALIND นั้นแตกต่างกันตาม Lucks “เรากำลังนำเสนอเทคโนโลยีที่ช่วยให้ทุกคนสามารถทดสอบน้ำของตนเองได้โดยตรง และทราบว่ามีการปนเปื้อนภายในไม่กี่นาทีหรือไม่” เขาอธิบาย “มันใช้งานง่ายมากจนเราสามารถมอบให้คนที่ต้องการได้มากที่สุด” นักวิจัยได้ทดสอบวิธีการของพวกเขาในภาคสนาม ซึ่งประสบความสำเร็จในการจับคู่ผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการมาตรฐานทองคำ – สเปคโทรสการดูดกลืนแสงอะตอมมิก – ในขณะที่รวดเร็วและราคาไม่แพงมาก
การนำเทคโนโลยีไปอยู่ในมือของผู้คนไม่ได้หมายความเพียงแค่ทำให้ราคาถูกลงเท่านั้น แต่ยังทำให้ใช้งานง่ายขึ้นด้วย การใช้เครื่องจักรระดับโมเลกุลภายนอกเซลล์ทำให้พวกมันถูกทำให้แห้งโดยเยือกแข็ง ซึ่งทำให้ส่วนประกอบทั้งหมดคงตัวจนกว่าจะจำเป็น ผู้ใช้ทั้งหมดต้องทำคือเติมน้ำหนึ่งหยด กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่เรียบง่าย
แต่ทั้งระบบยังมีความยืดหยุ่นสูง ปัจจุบัน สามารถตรวจพบสารปนเปื้อน 17 ชนิด ซึ่งรวมถึงโลหะที่เป็นพิษ ยาปฏิชีวนะ และสารเติมแต่งในผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล และ ROSALIND สามารถปรับปรุงได้อย่างง่ายดายเพื่อเพิ่มสารปนเปื้อนที่เกี่ยวข้องมากขึ้นในอนาคต
ลัคส์เคยลองทดสอบน้ำในบ้านของตัวเองมาก่อนแล้วรู้สึกผิดหวังที่พบว่ามันเป็นงานที่ยากหรือเป็นไปไม่ได้ “เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถเข้าถึงน้ำดื่มที่สะอาดและปลอดภัย เราต้องการเทคโนโลยีที่จะช่วยให้ตรวจสอบคุณภาพน้ำได้ง่าย” เขากล่าว ในขณะที่นักวิจัยเปลี่ยนจากการสร้างแนวคิดในห้องปฏิบัติการไปเป็นการพัฒนาแพลตฟอร์มนี้ผ่านบริษัทสตาร์ทอัพStemloop ลัคส์ก็หวังว่า ROSALIND จะนำเทคโนโลยีการทดสอบน้ำมาสู่มวลชนในเร็วๆ นี้
การปลูกถ่ายอิเล็กทรอนิกส์ทางชีวการแพทย์ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจ เครื่องกระตุ้นสมองส่วนลึก หรือเครื่องกระตุ้นไขสันหลัง ช่วยเพิ่มคุณภาพชีวิตด้วยการวินิจฉัยและการรักษาภายในร่างกายมนุษย์ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์เหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ และเมื่อแบตเตอรี่หมด ผู้ป่วยจะต้องเข้ารับการผ่าตัดเพื่อเปลี่ยนแบตเตอรี่ใหม่
เพื่อแก้ไขอุปสรรคนี้ นักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีกวางจู ( GIST ) ได้เสนอวิธีใหม่ในการจัดหาพลังงานไฟฟ้าที่ยั่งยืนภายในร่างกายโดยไม่เสี่ยงต่อภาวะแทรกซ้อนจากการผ่าตัด โดยใช้แนวคิดที่เรียกว่า Active photonic power transfer พวกเขาได้พัฒนาระบบถ่ายโอนพลังงานซึ่งประกอบด้วยแพทช์แหล่งกำเนิดแสงที่แนบกับผิวหนังได้และแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่รวมเข้ากับการปลูกถ่ายทางการแพทย์ที่ยืดหยุ่น
แผ่นแปะไมโคร LED ที่บางและยืดหยุ่นจะปล่อยโฟตอนที่ทะลุผ่านเนื้อเยื่อและถูกจับโดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จากนั้นจะสร้างพลังงานไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานแก่อุปกรณ์ที่ฝังไว้ ผู้เขียนทราบว่าไม่เหมือนกับโฟโตโวลตาอิกแบบฝังตัวอื่นๆ ที่ต้องอาศัยแสงโดยรอบ ระบบนี้สามารถสร้างพลังงานในอาคารหรือนอกอาคาร ทั้งกลางวันและกลางคืน และโดยไม่คำนึงถึงการปกปิดด้วยเสื้อผ้า
Credit : churchsitedirectory.com cialis12superactive.com cialis9superactive.com cialis9superactiveonline.com cnerg.org
