Экономически эффективный, экологичный способ получения графена из эвкалиптовых деревьев

25 июня 2019

Чудесный материал, графен – самый сильный и самый тонкий материал, известный человеку. Он также гибкий, прозрачный и проводит электричество и тепло в 10 раз более эффективно, чем медь, что делает его пригодным для всего: от гибкой наноэлектроники до оптимизированных топливных элементов.

Экстракт коры эвкалипта никогда ранее не использовался для синтеза листов графена. (КРЕДИТ: Университет RMIT)

Новый метод, разработанный учеными из Университета RMIT (Австралия) и Национального технологического института, Варангал (Индия), использует экстракт коры эвкалипта и является недорогим и более устойчивым, чем существующие методы синтеза.

Ведущий ученый RMIT, заслуженный профессор Суреш Бхаргава, сказал, что новая технология может снизить стоимость производства со 100 долларов США за грамм до поразительных 0,5 доллара США за грамм.

Экстракт коры эвкалипта никогда ранее не использовался для синтеза графеновых листов, и мы очень рады, что он не только работает, но и является превосходным методом, как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения общей стоимости. Наш подход может снизить стоимость изготовления графена с примерно 100 долларов США за грамм до всего лишь 50 центов, увеличив его доступность для отраслей промышленности во всем мире и позволив разработать целый ряд новых жизненно важных технологий.

Суреш Бхаргава, заслуженный профессор и ведущий научный сотрудник RMIT

Уникальные свойства графена делают его преобразующим материалом, который можно использовать для создания гибкой электроники, более надежных компьютерных чипов, а также усовершенствованных фильтров для воды, солнечных батарей и биосенсоров.

Профессор Вишну Шанкер из Национального технологического института, Варангал, сказал, что «зеленая» химия избегает использования ядовитых реагентов, возможно, прокладывая путь к применению графена не только для электронных устройств, но и для биосовместимых материалов.

«Работая в сотрудничестве с Центром передовых материалов и промышленной химии RMIT, мы используем возможности коллективного разума, чтобы сделать эти открытия», – сказал он .

Новый подход к синтезу графена

Химическое восстановление является наиболее распространенным методом синтеза оксида графена, поскольку оно позволяет производить графен недорого в больших количествах.

Этот метод, однако, зависит от восстанавливающих агентов, которые небезопасны для людей и окружающей среды.

При испытании с применением суперконденсатора «зеленый» графен, созданный с использованием этой технологии, соответствовал эксплуатационным и качественным характеристикам традиционно изготовленного графена без ядовитых реагентов.

Бхаргава сказал, что в Австралии много деревьев эвкалипта, что делает его недорогим и доступным ресурсом для местного производства графена.

«Графен является замечательным материалом с большим потенциалом во многих областях применения благодаря своим химическим и физическим свойствам, и существует растущий спрос на экономичное и экологически чистое крупномасштабное производство», – сказал он .

Source link

Исследователи стремятся создать технологию длинноволновых инфракрасных фотонных устройств

]

Исследователи из Университета Техаса в Арлингтоне (UTA) сотрудничают с Научно-исследовательской лабораторией армии для создания нанофотонных устройств, которые могли бы использоваться в тепловизионной и резонансной фильтрации.

Роберт Магнуссон (Автор изображения: Техасский университет в Арлингтоне)

Роберт Магнуссон, профессор электротехники и профессор наноэлектроники из Техасского института инструментов, является главным исследователем совместного соглашения на сумму 1,2 миллиона долларов с Военно-исследовательской лабораторией армии.

Нанофотонные устройства используются для формирования спектра света через фотонные решетки и резонанс, но их применение в основном ограничено короткими волнами. Исследовательская группа пытается разработать устройства, которые будут функционировать в длинноволновой инфракрасной спектральной зоне, которая является диапазоном, в котором выделяется тепловое излучение. Помимо технологии тепловидения, эти устройства могут быть использованы в датчиках для химического анализа, медицинской диагностики и мониторинга окружающей среды, среди других приложений.

«За прошедшие годы мы добились многих успехов в разработке фотонных устройств, и наша методология может быть действительно полезной в этом приложении», – сказал Магнуссон. «Необходимо разработать эту технологию, потому что существует дефицит оптических компонентов в длинноволновых инфракрасных диапазонах. Изменение частоты или длины волны в этой области требует, чтобы мы полностью изменили наши методы изготовления, и мы уже успешно сделали устройства под этим новым финансированием ».

Фотонные решетки представляют собой сборки, такие как нанопокрытые кремниевые пленки на стеклянных подложках или наборы нанопроводов, с противоположными преломляющими свойствами, которые настроены так, чтобы они могли захватывать, хранить и разряжать свет. Для новых более длинноволновых устройств Магнуссон разработает решетки с использованием германия, металлоидного элемента, который обладает свойствами полупроводника.

Дэниел Карни, недавний выпускник докторантуры UTA, эффективно создал устройства с более длинными волнами в Научно-исследовательском центре нанотехнологий при Институте Симадзу при университете, когда он был студентом в лаборатории Магнуссона. Магнуссон сказал, что он стремится адаптировать эти устройства, чтобы сделать их модифицируемыми для определенных длин волн. Из-за электрического или механического изменения структуры устройства выбранные длины волн отклоняются, в то время как полезные данные изображения передаются на оборудование обнаружения.

«Научно-исследовательский центр нанотехнологий при Институте Симадзу был очень важен для развития исследований Даниила и того, что мы пытаемся сделать с помощью исследовательской лаборатории армии», – сказал Магнуссон. «Объект стоит за экспериментальной реализацией многих ключевых открытий, которые мы делаем».

Магнуссон, Нилам Гупта из Военно-исследовательской лаборатории и Марк Миротник из Университета Делавэра сотрудничают в проведении исследований. По словам Питера Крауча, декана Инженерного колледжа, их проект является примером открытия, стимулируемого данными, одной из тем Стратегического плана ЮТА до 2020 года.

Как инженеры, мы всегда хотим оказывать влияние на общество. Исследования доктора Магнуссона были на переднем крае его области в течение многих лет, и его результаты внесли большой вклад в наши знания о фотонике. Это соглашение с Исследовательской лабораторией армии является прекрасной возможностью для создания устройств, которые будут оказывать влияние на долгие годы.

Питер Крауч, декан Инженерного колледжа, UTA

Магнуссон был вовлечен в фотонику на протяжении всей своей карьеры и создал множество технологий для устройств, многие из которых запатентованы. Он возглавляет группу устройств нанофотоники UTA, которая проводит теоретические и экспериментальные исследования в области периодических наноструктур, нанофотоники, нанолитографии, наноплазмоники, наноэлектроники и оптических био- и химических сенсоров. Его исследования помогли создать новую технологию платформы трансформирующего биосенсора, которая коммерциализируется компанией Resonant Sensors Inc., соучредителем которой он является

.

Магнуссон сумел собрать более 12 миллионов долларов США для финансирования исследований и пожертвований для UTA, став в 2008 году заведующим кафедрой наноэлектроники в Texas Instruments, опубликовал более 450 журнальных и конференционных работ и получил 35 выданных патентов и патентов, ожидающих рассмотрения.

Он – член Национальной академии изобретателей, один из 15 сотрудников NAI на факультете UTA, и пожизненный научный сотрудник Института электротехники и электроники. IEEE выбрал Магнуссона за его вклад в изобретение нового семейства нанофотонных устройств, которые используют свет в нанометровом масштабе. Его устройства используются в качестве перестраиваемых фильтров лазеров, биосенсоров и оптических компонентов.

Департамент электротехники ЮТА рад, что помимо Магнуссона есть несколько ведущих ученых в области фотоники:

  • Вейдонг Чжоу работает с квантовыми датчиками для выявления заболеваний и опасных газов в воздухе, а также с системами на кристаллах для применения в здравоохранении.
  • Михаил Васильев интересуется квантовой оптической связью для облегчения безопасной передачи данных и высокоэффективных интернет-соединений
  • Алиса Сан работает с лазерами над созданием датчиков, которые обнаруживают опасные газы в воздухе, а также портативных датчиков, которые можно использовать для неинвазивного обнаружения рака и других заболеваний в кабинете врача.

Преподаватели кафедры проводят исследования во многих областях, таких как системы электропитания, радарные и беспроводные сенсорные сети, микросети, накопители энергии, датчики и робототехника, фотоника, преобразование и управление мощностью, беспилотные системы транспортных средств, имплантируемые датчики. и системы, человеческие качества, обработка сигналов и машинное обучение.

Source link

Многоволновой прибор повышает специфичность анализа наночастиц

Analytik выпустила новое поколение ZetaView ® QUATT с многоволновым микроскопом для видео-слежения для быстрого анализа размеров, концентрации, флуоресценции, электрофоретической подвижности и субпопуляций отдельных наночастиц.

Биологические наночастицы, включая внеклеточные везикулы, экзосомы, вирусы или вирусоподобные частицы, являются быстро растущей областью исследований в области наук о жизни и наномедицинской области. Используя запатентованную технологию анализа наночастиц (NTA), инструменты ZetaView способны фиксировать броуновское движение каждой частицы в видео.

Основываясь на различных диффузионных движениях крупных и мелких частиц в окружающей жидкости, инструменты ZetaView способны определять гидродинамический диаметр частиц. Кроме того, после движения частиц в приложенном электрическом поле можно измерить состояние заряда поверхности частицы (дзета-потенциал). Как следствие, параметры структуры, такие как флуктуации интенсивности, геометрия поверхности и форма частиц, а также концентрация частиц записываются и могут использоваться для различения подгрупп населения.

Новый ZetaView QUATT был разработан для повышения точности измерений. Благодаря добавлению трех дополнительных лазерных источников новый инструмент расширяет существующие возможности флуоресценции ZetaView, добавляя многоволновое возбуждение к своей ведущей на рынке технологии флуоресценции против отбеливания.

Как следует из названия, ZetaView TWIN содержит два лазера возбуждения, а ZetaView QUATT поднимает его на следующий уровень, размещая четыре лазера с различной длиной волны. Оба прибора имеют автоматические ползунки фильтра, которые активируются простым щелчком мыши в программном обеспечении для переключения между лазерами и режимами флуоресценции и рассеяния.

С новым захватывающим прибором ZetaView NTA один, два или четыре разных флуорофора или красителя с разными спектрами возбуждения и эмиссии могут быть проанализированы на одном и том же образце, что позволяет рассчитать соотношения биомаркеров. Инновация мультиволнового флуоресцентного NTA также сокращает общее время измерения, минимизирует количество необходимого образца и улучшает воспроизводимость эксперимента.

Для получения дополнительной информации о ZetaView QUATT, пожалуйста, посетите https://analytik.co.uk/product/nanoparticle-tracking-analysis-zetaview/

Источник: https://analytik.co.uk/

Source link

Устройства нейростимуляции на основе графена для лечения неврологических заболеваний

]

В Соединенных Штатах наблюдается рост числа неврологических заболеваний. Инсульт считается пятой по значимости причиной смерти, за которой следует болезнь Альцгеймера. Болезнь Паркинсона – еще одно неврологическое заболевание – поражает около 1 миллиона человек в Соединенных Штатах каждый год.

Исследователи Университета Пердью используют графен, чтобы помочь людям с неврологическими заболеваниями, которые используют имплантируемые устройства. (Изображение предоставлено: Сток-фото)

Универсальным методом лечения некоторых из этих заболеваний являются имплантируемые устройства нейростимуляции. Платиновые микроэлектроды являются одним из наиболее широко используемых элементов в этих устройствах. Тем не менее, он подвержен коррозии, которая может уменьшить срок службы устройств.

Ученые из Университета Пердью нашли решение, чтобы преодолеть это – они наносят монослой графена на устройства для защиты микроэлектродов. Об исследовании было сообщено в 6 июня -ом издании 2D Материалы .

Я знаю из своего отраслевого опыта, что надежность имплантируемых устройств является критической проблемой для перевода технологий в клиники . Это является частью нашего исследования, направленного на расширение и совершенствование имплантируемых устройств с использованием нано- и микромасштабных технологий для более надежного и продвинутого лечения. Мы первые из тех, кого я знаю, для решения проблемы коррозии платины в нейростимулирующих микроэлектродах .

Хайон «Хью» Ли, доцент инженерного колледжа Университет Пердью

Ли также является исследователем в Центре нанотехнологий Бирка, который возглавлял исследовательскую группу.

Ли заявил, что он узнал о преимуществах использования графена от своего партнера по команде в Центре нанотехнологий Бирка, Чжихон Чен, который является специалистом по технологии графена. Исследовательская группа продемонстрировала, что монослой графена является ценным диффузионным барьером и электрическим проводником.

« Если вы попытаетесь доставить больше заряда, чем может выдержать электрод, он может разъесть электрод и повредить окружающие ткани », – заявил Ли.

Кроме того, он полагает, что электроды микромасштаба будут играть важную роль в будущем с повышенными требованиями к точной и целевой терапии нейростимуляции.

« Мы думаем, что нейрохирурги, неврологи и другие ученые в области нейроинженерии смогут использовать эту электродную технологию, чтобы лучше помогать пациентам с имплантируемыми устройствами для восстановления зрения, движения и других утраченных функций », Ли добавлен.

Совместно с отделом коммерциализации технологий Фонда исследований Пердью, Ли и его группа работают над патентованием и лицензированием технологии. Они ищут партнеров, которые заинтересованы в его лицензировании.

Работа поддерживает празднование «Гигантских скачков» Пердью о глобальном прогрессе, достигнутом университетом в области научных исследований в области здравоохранения в рамках празднования 150-й годовщины Пердью . Это одна из четырех идей Фестиваля идей, посвященного празднованию в течение всего года, призванного представить Пердью интеллектуальным центром, решающим реальные проблемы.

Source link

Биосенсор на основе графена может обнаруживать бактерии, вызывающие рак желудка

Биосенсоры в настоящее время используются в здравоохранении для контроля уровня глюкозы в крови; однако они также обладают способностью обнаруживать бактерии. Ученые Университета Осаки создали новый биосенсор, использующий графен – материал, состоящий из слоя углерода толщиной в один атом, – для обнаружения бактерий, таких как вредные для слизистой оболочки желудка и связанные с раком желудка.

Это схематическая иллюстрация плана исследования и результатов. (Изображение предоставлено Университетом Осаки)

Когда бактерии взаимодействуют с биосенсором, активируются химические реакции, которые распознаются графеном. Чтобы поддержать обнаружение продуктов химической реакции, ученые использовали микрофлюидику, чтобы содержать бактерии в очень крошечных капельках вблизи поверхности сенсора.

Чтобы заставить бактерии прилипать, ученые покрыли графен антителами, обычным способом закрепления бактерий на биосенсорных поверхностях. Однако, хотя антитела очень мелкие (~ 10 нм) в атомном масштабе по сравнению с тонким слоем графена, они на самом деле довольно громоздкие и большие. В то время как бактерии взаимодействуют с антителами, графен не может воспринимать эти бактерии напрямую, поскольку антитела на его поверхности препятствуют сигналу; этот эффект блокировки сигнала известен как экранирование Дебая.

Чтобы преодолеть ограничение скрининга Дебая, ученые вместо этого планировали отслеживать химические реакции, проводимые бактериями при воздействии определенных химических веществ, которые они добавляли в мельчайшие капли воды. Химические вещества, образующиеся в реакциях, намного меньше, чем антитела, и могут без затруднений скользить между ними и достигать поверхности графена. Изучая только бактерии в мельчайших капельках, полученных с помощью микрофлюидики, бактерии и продукты их реакции могут храниться вблизи поверхности графена, а концентрация продуктов реакции может даже отслеживаться в течение длительных периодов.

Наш биосенсор обеспечивает высокочувствительное и количественное обнаружение бактерий, вызывающих язву желудка и рак желудка, путем ограничения его реакции в четко определенном микрообъеме.

Казухико Мацумото, соавтор исследования, Университет Осаки

Чувствительная к графену поверхность может передавать электрические сигналы, которые различаются в зависимости от того, сколько продукта реакции присутствует в микрокапле и как быстро она накапливается. Эти электрические сигналы могут быть использованы для расчета количества бактерий в капле. Графен выполнен в виде полевого транзистора (FET), роль которого заключается в радикальном увеличении сигналов электрического обнаружения с чувствительной поверхности графена.

«Наш биосенсор – это, по сути, мини-лаборатория на графеновом полевом транзисторе. Этот датчик демонстрирует, как двумерные материалы, такие как графен, становятся ближе к применению в практической медицине и здравоохранении», первый автор Такао Оно говорит.

Результаты исследования могут быть использованы для разработки целого множества этих биосенсоров «лаборатория на графене-FET» для обнаружения различных типов бактерий. Обнаружение минутных концентраций бактерий может быть осуществлено в течение 30 минут; следовательно, эта работа означает возможность более быстрой диагностики возможных вредных бактерий в ближайшие дни.

Source link

Advanced NMR раскрывает новые факты о структурах наночастиц

[1945900]

В лаборатории Эймса при Министерстве энергетики США усовершенствованные методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР) выявили неожиданные подробности о структуре основной группы материалов в нанотехнологиях – наночастиц мезопористого диоксида кремния (МСН) – и расположении их активные химические сайты.

(Изображение предоставлено: Ames Laboratory)

MSN состоят из крошечных трехмерных упорядоченных туннелей или пор шириной всего 2–15 нм и служат опорами для органических функциональных групп, модифицированных в соответствии с широким диапазоном требований. С вероятными применениями в катализе, биосенсировании, химическом разделении и доставке лекарств, MSN являются центром интенсивных научных исследований.

«С момента создания MSN люди пытались контролировать то, как они функционируют», сказал Такеши Кобаяши, ученый по ЯМР из Отделения химических и биологических наук в лаборатории Эймса. «Исследователи исследовали эту возможность путем изменения размера и формы частиц, размера пор и размещения различных органических функциональных групп на их поверхностях для выполнения желаемых химических задач. Однако понимание результатов этих синтетических усилий может быть очень сложным ».

Ученый из лаборатории Эймса Марек Пруски пояснил, что независимо от наличия различных методов функционализации MSN; никто не знал точно, насколько они разнообразны. В частности, до недавнего времени отсутствовало описание того, как органические группы распределялись по поверхности.

Одно дело обнаружить и количественно определить эти функциональные группы или даже определить их структуру . Но выяснение их пространственного расположения создает дополнительные проблемы. Они находятся на поверхности или они частично встроены в кварцевые стенки? Они равномерно распределены по поверхности? Если существует несколько типов функций, они случайно перемешаны или образуют домены? Обычный ЯМР, как и другие аналитические методы, изо всех сил пытался дать удовлетворительные ответы на эти важные вопросы.

Марек Пруский, ученый, лаборатория Эймса

Кобаяши, Пруски и другие ученые использовали ДНП-ЯМР для получения очень яркой картины структур функционализированных МСН. «DNP» означает «динамическую ядерную поляризацию», метод, который использует микроволны для стимуляции неспаренных электронов в радикалах и смещения их высокой спиновой поляризации на ядра в тестируемом образце, предлагая значительно более высокую чувствительность, часто на два порядка, и даже большая экономия экспериментального времени.

Обычный ЯМР, который измеряет реакции ядер атомов, расположенных в магнитном поле, на прямое радиочастотное возбуждение, не обладает чувствительностью, необходимой для распознавания межъядерных взаимодействий между различными узлами и функциональными группами на поверхностях. В сочетании с DNP, а также быстрым вращением под магическим углом (MAS), ЯМР может использоваться для определения таких взаимодействий с беспрецедентной чувствительностью.

Методы DNP-ЯМР не только позволили получить расположение и распределение функциональных групп в атомном масштабе, но и результаты аннулировали некоторые из современных концепций того, как создаются MSN и как различные синтетические стратегии влияли на распределение функциональных групп. группы через поры кремнезема.

Изучая роль различных экспериментальных условий, наши методы ЯМР могут дать ученым механистическое понимание, в котором они нуждаются, чтобы направлять синтез MSN более контролируемым образом.

Такеши Кобаяши, научный сотрудник ЯМР, Отделение химических и биологических наук, лаборатория Эймса

Исследование подробно обсуждается в разделе «Пространственное распределение связанных с кремнеземом каталитических органических функциональных групп теперь может быть обнаружено обычными и усиленными DNP твердотельными методами ЯМР», авторами которых являются Т. Кобаяши и М. Пруски; и опубликовано в ACS Catalysis .

Source link

Гибкие и стойкие к пятнам оптические пластмассы на основе наноэноких грибов

Светодиоды, солнечные панели и аналогичные технологии нуждаются в покрывающем материале, который отталкивает грязь, воду и масло и в то же время пропускает много света.

(Фото: Университет Питтсбурга)

Используя инновационные гибкие материалы, эти устройства могут быть интегрированы в широкий спектр творческих приложений, таких как бумага, одежда и шторы.

Теперь ученые из Свитсонской школы инженерии Университета Питтсбурга разработали гибкий оптический пластик, который обладает всеми этими характеристиками, находя вдохновение в неожиданном месте – очертании грибов эноки.

Об исследовании под названием «Устойчивые к пятнам, суперомнифобные гибкие оптические пластики на основе наноэнокитских грибов» было сообщено в Journal of Materials Chemistry A .

Команда разработала пластиковую поверхность листа с тонкими и высокими наноструктурами с большими верхушками, похожими на гриб эноки. Наноструктуры называются наноэноки полиэтилентерефталатом (ПЭТ). Эти структуры в покрытии делают пластиковый лист суперомнифобным, отталкивая множество жидкостей и в то же время сохраняя высокий уровень прозрачности.

Поверхность может отталкивать широкий спектр жидкостей, таких как молоко, вода, оливковое масло, кофе и кетчуп. Он также имеет высокую мутность и высокую прозрачность, что означает, что он пропускает больше света. Тем не менее, этот свет рассеивается, что делает его пригодным для использования со светодиодами или солнечными батареями, а когда он интегрирован с его долговечностью и гибкостью, он может быть использован в носимых технологиях или гибком освещении.

Ключевой вещью с этими структурами является форма – она ​​удерживает жидкость поверх наноструктуры. На сегодняшний день это лучший в литературе материал с точки зрения высокой прозрачности, высокой мутности и высокого угла контакта с маслом . Мы показываем, что вещества, которые обычно окрашивают и оставляют остатки, такие как горчица и кровь, полностью падают с поверхности, даже после того, как они высохли .

Саджад Хаганифар, ведущий автор исследования и докторская степень кандидата технических наук, Инженерная школа Свансон, Университет Питтсбурга

Видео демонстрируют, как высохшая кровь и горчица отрываются от поверхности при наклоне поверхности.

Лист лотоса является золотым стандартом природы с точки зрения жидкостоотталкивающей и самоочищающейся поверхности. Мы сравнили наш наноэноки ПЭТ с листом лотоса и обнаружили, что наш лучше отталкивает больше жидкостей, включая оливковое масло, кровь, кофе и этиленгликоль. Поверхности не только противостоят окрашиванию различными жидкостями, но и могут быть адаптированы для медицинских применений, чтобы противостоять бактериям или свертыванию крови .

Пол Леу, доктор философии и доцент кафедры промышленной инженерии, Школа Свансон, Инженерный университет Питтсбурга

Лаборатория доктора Леу провела исследование. Имеет второстепенные назначения в области химического машиностроения, машиностроения и материаловедения.

Соавт Хаганифар, Пол Лью Энтони Галанте и Дэвид Пеккер из Технологической школы Свансона в Университете Питтсбурга, а также Люк М. Томасович из Технологического института Джорджии стали соавторами статьи. Работа была частично поддержана наградой Национального научного фонда CAREER.

Source link

Наноспон может заменить гидрофторуглероды в системах охлаждения

Группа исследователей из Университета Тохоку, Nissan Motor Co., Университета Синсю и Университета Окаяма сделала революционное открытие в стремлении заменить гидрофторуглероды в холодильных системах природными хладагентами, такими как спирт и вода.

Охлаждающий эффект, вызванный зажженным наноспонжем. (Изображение предоставлено: Hirotomo Nishihara)

В своих исследованиях фазовый переход жидкость-газ был выполнен с помощью нанопонги, мягкого, эластичного материала, содержащего маленькие нанопоры менее 10 нм. Результаты исследования могут привести к более эффективным хладагентам с относительно меньшим углеродным следом.

Системы охлаждения широко используются в холодильниках и кондиционерах. Традиционные системы используют гидрофторуглероды в качестве хладагента. Тем не менее, они являются супер загрязнителями. Потенциал глобального потепления гидрофторуглеродов примерно в 1300 раз больше, чем у СО 2 .

Исследовательская группа успешно выполнила вынужденный фазовый переход жидкость-газ с помощью наноспонжа. Естественно, что при отжиме обычной влажной губки вода будет вытекать. Однако, когда используется наноспон с размером пор менее 10 нм, возникает другое явление. Губка удерживает жидкость даже под низким давлением.

Однако, при приложении силы, вытекшая жидкость мгновенно испаряется в газ. Кроме того, когда губка сохраняет свою естественную форму, она снова адсорбирует газ в виде жидкости в нанопоры.

До настоящего времени ученые не выполняли процесс сжатия нанопористых материалов, поскольку традиционные материалы настолько прочны, что их невозможно деформировать. Тем не менее, исследовательская группа преодолела это, разработав свои собственные мягкие, эластичные, нанопористые материалы, в том числе один слой графеновых стенок. Они оценили свои результаты с помощью самодельного оборудования, разработанного для изучения фазового перехода жидкость-газ при приложении механической силы.

Группа рассмотрела технику сжатия после создания мягких нанопористых материалов. Однако они никогда не представляли, как их предсказание превращается в реальность с первой попытки.

До настоящего времени было доступно только два метода для преобразования захваченной жидкости в газ. Один метод – это нагрев, а другой – снижение давления в газовой фазе. Техника сжатия предлагает третий подход, создавая новую идею в области физической химии и открывая двери для более экологичных холодильных систем.

Source link

Weebit Nano и Leti подали два новых патента, оптимизирующих производительность ReRAM

Weebit Nano (ASX: WBT), израильская полупроводниковая компания, стремящаяся разработать и коммерциализировать технологию памяти следующего поколения, и ее партнер по развитию Leti, французский исследовательский институт, признанный мировым лидером в этой области. микроэлектроники, подали два новых патента на технологию ReRAM оксида кремния (SiOx) в Weebit.

Новые патенты Weebit и Leti относятся к методам оптимизации производительности ячеек памяти ReRAM путем регулировки технологичности на основе электрических измерений. Один патент описывает общую методологию, используемую для достижения наивысших электрических характеристик ячеек ReRAM, а другой – спецификацию этой методологии. Идентификация уникальной спецификации устройства SiOx и метода производства повышает коммерческую жизнеспособность технологии Weebit, и, следовательно, снижает производственные затраты и обеспечивает более гибкие производственные возможности.

Коби Ханох, генеральный директор Weebit Nano, сказал: «По мере приближения к продуктизации мы постоянно ищем способы оптимизации нашей технологии SiOx ReRAM. Наше тесное сотрудничество с Leti позволило нам добиться значительного прогресса и технологических прорывов, таких как те, которые подпадают под действие этих двух патентов. Точная спецификация процесса оптимизации позволяет нам расширить границы технологии ReRAM и поставить нас в авангарде индустрии ReRAM ».

«Несмотря на то, что мы продолжаем работать над оптимизацией параметров технологии ReRAM Weebit и реагируем на отзывы потенциальных клиентов, последнее усовершенствование значительно расширяет наши производственные процессы и возможности перед переходом на производство.»

Источник: https://www.weebit-nano.com/

Source link

Значительные результаты испытаний на огнестойкость

Предпосылки
Исследования, проведенные недавно рядом учреждений, выявили, что добавление графена к полиуретановым эластомерам обеспечивает очень полезные свойства огнестойкости. Это в дополнение к другим известным преимуществам, которые идут с добавлением графена. Подразумевается, что большая часть этой работы выполняется в лабораторных условиях.

First Graphene совместно с Университетом Аделаиды проводил тестовые работы с объемными образцами в отношении производительности графеновых продуктов PureGRAPH® для огнестойкости в полимерных соединениях. Первоначальные результаты были впечатляющими.

ГЛАВНОЕ:

  • Испытания по ограничению индекса кислорода (LOI) показывают улучшение ступенчатого изменения огнестойкости при добавлении PureGRAPH ® .
  • Улучшенные полиуретаны PureGRAPH ® не горят непрерывно в нормальном атмосферном кислороде.
  • Проводится дополнительное огневое испытание.

Для просмотра результатов полную копию выпуска можно получить здесь или на веб-сайте Компании, указанном ниже.

Веб-сайт: http://www.firstgraphene.com.au

Source link

Гибридная наноструктура обещает повысить эффективность сбора света

Растения и некоторые виды бактерий зависят от белкового комплекса, собирающего свет, состоящего из молекул, известных как хромофоры, для поглощения входящего солнечного света. Этот комплекс направляет солнечную энергию в реакционный центр фотосинтеза, где он превращается в химическую энергию для управления метаболическими процессами.

Минсин Ли (сидит) и Мирча Котлет (слева) из Центра функциональных наноматериалов в Брукхейвенской лаборатории и Цзя-Шян Чен из Отдела материаловедения и химической инженерии Университета Стони-Брук использовали самосборку Техника, основанная на взаимодействиях между электрически заряженными частицами (притяжение противоположных зарядов; подобно отталкиванию зарядов) для создания «наногибридной» структуры, которая содержит как биологически полученные, так и неживые материалы. По сравнению с негибридными аналогами, наногибрид демонстрирует повышенную эффективность передачи энергии и фотореагирование, или реакцию на свет – идеальные характеристики для применений солнечных элементов. (Изображение предоставлено: Брукхейвенская национальная лаборатория)

Вдохновленные этой архитектурой, обнаруженной в природе, исследователи из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) и Университета Стони Брук (SBU) создали наногибридную структуру, которая состоит из биологически полученных (биотических) и неорганических (абиотических) ) материалы. Собирающий свет белок из цианобактерий, двумерный (2D) полупроводниковый переходный металл толщиной всего в один атомный слой и полупроводниковые нанокристаллы (квантовые точки) были объединены командой.

Эта наноструктура может быть использована для повышения эффективности, с которой солнечные элементы собирают энергию от солнца. Детали новой наноструктуры были опубликованы в выпуске ACS Photonics – журнала Американского химического общества (ACS).

« Лучшие на сегодняшний день солнечные панели могут преобразовывать почти 23 процента солнечного света, который они поглощают, в электричество, но в среднем их эффективность колеблется от 15 до 18 процентов », – говорит соответствующий автор Мирча Котлет, ученый-материаловед в Группе мягких и биологических наноматериалов в Центре функциональных наноматериалов (CFN) Брукхейвенской лаборатории – Учебное заведение Министерства образования США. « Если эту эффективность можно повысить, можно генерировать больше электроэнергии. Собранный биотически-абиотический наногибрид демонстрирует улучшенный сбор света и генерацию носителей электрического заряда по сравнению с 2D-структурой, предназначенной только для полупроводников. Эти свойства увеличивают реакцию наногибрида на свет, когда структура встроена в полевой транзистор (FET), своего рода оптоэлектронное устройство ».

При создании наногибрида исследователи выбрали атомарно тонкий двумерный диселенид молибдена (MoSe 2 ) в качестве основного материала для сборки снизу вверх. В основном, полупроводник, MoSe 2 – это материал, электрическая проводимость которого находится между обычной проводником (небольшое сопротивление движению электрического тока) и изолятором (высокое сопротивление). Они интегрировали MoSe 2 с двумя мощными светозаборными наноматериалами: квантовыми точками (КТ) и белком аллофикоцианином (АРС) из цианобактерий.

Исследователи выбрали компоненты в соответствии с их свойствами сбора света и спроектировали запрещенные зоны компонентов (минимальная энергия, необходимая для возбуждения электрона для участия в проводимости) так, чтобы согласованная ступенчатая передача энергии могла быть обеспечена посредством наногибрида в направленная манера. В гибриде энергия перемещается от возбужденных светом КТ к белку АРС, а затем к MoSe 2 . Эта передача энергии имитирует естественные системы сбора света, в которых поверхностные хромофоры (здесь КТ) поглощают свет и направляют собранную энергию в промежуточные хромофоры (здесь APC) и, наконец, в реакционный центр (здесь MoSe 2 ).

Чтобы объединить различные компоненты, исследователи применили электростатическую самосборку, метод, основанный на взаимодействиях между электрически заряженными частицами (противоположные заряды притягиваются; идентичные заряды отталкиваются). Затем они использовали специальный оптический микроскоп для исследования передачи энергии через наногибриды. Эти измерения показали, что включение белкового слоя APC повышает эффективность передачи энергии наногибрида, имеющего однослойный MoSe 2 на 30%.

Они также измерили фотоответ наногибрида, добавленного в изготовленный полевой транзистор, и выяснили, что он проявляет максимальную чувствительность по сравнению с полевинными транзисторами, имеющими только один из компонентов, генерируя более чем в два раза больше фототока в ответ на поступающий свет.

Больше света передается в MoSe 2 в биотически-абиотическом гибриде. Повышенная светопередача в сочетании с высокой подвижностью носителей заряда в MoSe 2 означает, что электроды в устройстве на солнечных элементах будут собирать больше носителей. Эта комбинация является перспективной для повышения эффективности устройства .

Mingxing Li, первый автор и научный сотрудник, Soft and Bio Nanomaterials Group, CFN, Brookhaven Lab

Ли работает с Котлет. Исследователи предположили, что включение APC между КТ и MoSe 2 формирует «воронкообразный» эффект передачи энергии из-за того, что APC выгодно позиционирует себя относительно MoSe 2 .

Мы полагаем, что это исследование представляет собой одну из первых демонстраций каскадного биотиабиотического наногибрида с участием 2D полупроводника переходного металла. В последующем исследовании мы будем работать с теоретиками, чтобы глубже понять механизм, лежащий в основе этой улучшенной передачи энергии, и определить его применения в сборе энергии и биоэлектронике .

Mingxing Li, первый автор и научный сотрудник, Soft and Bio Nanomaterials Group, CFN, Brookhaven Lab

Соавтор Цзя-Шян Чен, аспирант СБУ, участвовал в исследовании и выражает признательность за поддержку со стороны исследовательской программы аспирантуры Департамента науки Министерства энергетики США.

Source link

Термопластики с короткими углеродными волокнами, усиленные электронным пучком

[19459007

Полимеры, усиленные углеродными волокнами, сочетают в себе малый вес и прочность. Они также претендуют на получение значительных «зеленых» сертификатов, поскольку они менее требовательны к ресурсам во время производства и использования, и их легко перерабатывать.

Хотя механические свойства ламинатов с непрерывным волокном являются достаточно конкурентоспособными для применения в автомобилях и авиакосмической промышленности, композиты, усиленные короткими углеродными волокнами, могут быть привлекательными для быстрого изготовления и даже для 3D-печати для применений с более умеренными требованиями прочности.

Следовательно, существует сильный интерес к улучшению механических свойств термопластов, армированных короткими волокнами, для использования потенциала этих материалов. Ласло Сабо, Кэндзи Такахаши и его коллеги из Университета Канадзава и Технологического института Канадзава в настоящее время показали, что облучение коротких углеродных волоконных термопластов электронным пучком может улучшить их механические свойства.

Углепластик с использованием термопластика на основе целлюлозы. (Фото предоставлено Университетом Канадзава)

Ученые сузили свои исследования до термопластичных полимеров, чтобы последующий композит мог быть легко переработан и перемонтирован в другие структуры. Имея в виду экологические опасения, они сконцентрировали исследование на пропионате целлюлозы на биологической основе для композитной матрицы.

Их исследования включали изучение влияния облучения электронным пучком на прочность полимеров, функционализированных сложными эфирами для усиления сшивки и улучшенных углеродными волокнами, а также различными формами во время облучения (гранулы и гантели) и коротких и длинных экструзионных сопел. .

Несмотря на то, что ученым удалось показать уровень контроля сшивания под воздействием излучения с применением функционализирующих сложных эфиров, это не всегда было выгодно для механических свойств, особенно когда сеть полимеров блокировала подвижность волокон.

Кроме того, говорят, что существует минимальная длина углеродного волокна, ниже которой их добавка компенсирует, а не повышает прочность композита на растяжение, поскольку их присутствие приводит к образованию трещин.

Независимо от возможных недостатков включения углеродного волокна и сшивки, вызванной облучением, ученые узнали, что облучение гранул из короткоуглеродного композитного волокна делает их более прочными.

Дополнительные исследования показали, что облучение усиливало и удлиняло углеродные волокна, в то время как облучение гранул и создание гантелей из гранул оставляло достаточно несшитую полимерную матрицу для некоторой подвижности углеродного волокна, чтобы ослабить напряжения. Более короткое сопло также уменьшало эффекты, которые минимизируют углеродное волокно во время экструзии.

«Композит сохраняет свой потенциал для вторичной переработки (т.е. все еще термопластичен), а обработка практически не содержит химикатов», сообщают ученые. В дальнейшем работа может включать дополнительную механическую характеристику материала.

Source link