نانوحفره هایی که گرما را احساس می کنند!

نانوحفره هایی که گرما را احساس می کنند!

راستابلاگ: دانشمندان ژاپنی در بررسی جدیدی نشان داده اند می توان گرمای اعمال شده روی یک غشا را با کمک نانوحفره ها اندازه گیری نمود.


به گزارش راستابلاگ به نقل از ایسنا و به نقل از سایتک دیلی، دانشمندان موسسه "SANKEN" در "دانشگاه اوزاکا"(Osaka University) ژاپن، اثرات حرارتی جریان یونی را بوسیله یک نانوحفره و با بهره گیری از یک "ترموکوپل"(thermocouple) اندازه گیری کردند. آنها دریافتند که هم جریان و هم توان گرمایشی تحت بیشتر شرایط، با ولتاژ اعمال شده تغییر می کنند. این پژوهش ممکنست به ابداع سنسورهای پیشرفته تر در مقیاس نانو کمک نماید.
نانوحفره ها که منافذ بسیار کوچکی در یک غشا هستند، به قدری کوچک هستند که تنها یک رشته DNA یا ذره ویروس می تواند از آنها عبور کند. نانوحفره ها می توانند یک بستر جدید و هیجان انگیز برای ساخت حسگرها باشند. اغلب، یک ولتاژ الکتریکی بین دو طرف غشا اعمال می شود تا ماده را بوسیله نانوحفره بررسی کند. در عین حال، یون های حامله در محلول را نیز می توان انتقال داد اما تأثیر آنها بر دما به شکل گسترده مورد بررسی قرار نگرفته است. اندازه گیری مستقیم اثرات حرارتی ناشی از این یون ها می تواند به کاربردی تر کردن نانوحفره ها بعنوان سنسور کمک نماید.
دانشمندان دانشگاه‌ وزاکا، یک ترموکوپل تولید شده از نانوسیم های طلا و پلاتین به اندازه ۱۰۰ نانومتر ساخته اند که مانند دماسنج عمل می کند. آنها از این ترموکوپل برای اندازه گیری دما در یک نانوحفره روی یک غشا با ضخامت ۴۰ نانومتر استفاده کردند که روی یک ویفر سیلیکونی قرار داشت.
"گرمایش ژول"(Joule heating)، زمانی رخ می دهد که انرژی الکتریکی توسط مقاومت موجود در سیم به گرما تبدیل گردد. این اثر در توسترها و اجاق های برقی رخ می دهد و می توان آنرا بعنوان پراکندگی غیرالاستیک توسط الکترون ها در برخورد با هسته های سیم در نظر گرفت. در مورد نانوحفره، دانشمندان دریافتند که انرژی حرارتی متناسب با تکانه جریان یونی تلف می شود که مطابق با پیش بینی های قانون اهم است. "ماکوسو تسوتسوی"(Makusu Tsutsui)، پژوهشگر ارشد این پروژه اظهار داشت: ما رفتاری حدودا اهمی را در طیف وسیعی از شرایط تجربی نشان دادیم.
با نانوحفره های کوچک تر، اثر گرمایش بارزتر شد برای اینکه مایع کمتری از سمت خنک تر غشا می توانست برای یکسان کردن دما عبور کند. در نتیجه، گرمایش توانست یک اثر غیر قابل چشم پوشی را به وجود بیاورد؛ مشابه اثری که نانوحفره ها تحت شرایط استاندارد تجربه می کنند.
"توموجی کاوای"(Tomoji Kawai)، از پژوهشگران این پروژه اظهار داشت: ما انتظار داریم که سنسورهای نانوحفره جدیدی ابداع شوند که نه فقط می توانند ویروس ها را شناسایی کنند، بلکه می توانند آنها را بطور همزمان غیرفعال سازند.
پژوهشگران، موقعیت های دیگری را نیز پیشنهاد کردند که گرمایش در آنها می تواند سودمند باشد. بعنوان نمونه، برای جلوگیری از مسدود شدن نانوحفره ازطریق یک پلیمر یا جدا کردن رشته های DNA درحال تعیین توالی.




منبع:

1400/11/24
20:33:27
5.0 / 5
354
تگهای خبر: دانشگاه‌ , سایت , نانو
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۴ بعلاوه ۲