30 saniyede MXene, 3 angströmden dar hidrojen yolu
Gaz fazı MXene üretimini saniyelere indiriyor, ışık elektron kristalinin ortak hareketini açığa çıkarıyor, çapraz bağlı polimer ise hidrojeni daha büyük gazlardan ayıran dar yollar kuruyor.
Bilim··Öğle
Asit banyosunun yerini kısa bir gaz adımı alıyor
Rice University ekibi, MXene üretimindeki saatler süren aşındırma adımını 30 saniyeye indiren bir gaz fazı yolu geliştirdi. MXene'ler, MAX fazı denen katmanlı başlangıç malzemesinden belirli atom tabakaları çıkarılarak hazırlanıyor. Alışılmış sıvı süreçte hidroflorik asit, Lewis asidi ya da erimiş tuz kullanılıyor ve kimyasal aşındırma 12 ile 24 saat sürebiliyor. Yeni yöntemde MAX fazı ani Joule ısıtmasıyla hızla ısıtılıyor; ardından klor ve tetraflorometan gazları alüminyum katmanlarını seçici biçimde uzaklaştırıyor. Dokuz kimyasal olarak farklı MAX fazının her biri 30 saniye içinde klorla sonlanmış MXene'e dönüştürüldü. Hesaplamalı benzetimler seçici aşındırmanın düzeneğini açıklarken yüksek çözünürlüklü geçirimli elektron mikroskobu, MAX fazından MXene'e atom ölçeğindeki geçişi görüntüledi. Ekip, gaz bileşimi ile maruz kalma süresinin değiştirilmesiyle aşındırmanın ayarlanabildiğini ve metal katmanlara verilen hasarın az kaldığını bildiriyor. Nature Synthesis'te yayımlanan çalışma, tepkime süresinde keskin bir kısalma gösteriyor; kataliz, elektronik aygıtlar ve havacılık kaplamaları olası kullanım alanları arasında. Bu sonuç üretim hattının toplam kapasitesini açıklamıyor, ancak malzemeyi oluşturan kimyasal adımı saatlerden saniyelere çekiyor.[1]
Işık elektron kristalinin hareketini yakalıyor
University of Basel araştırmacıları, iki boyutlu bir malzemedeki elektronların ortak hareketini ışıkla oluşan melez parçacıklar üzerinden ölçtü. Elektronlar tek bir düzleme sıkışıp birbirleriyle güçlü biçimde etkileştiğinde, bağımsız dolaşmak yerine kristaldeki atomlara benzeyen yinelenen bir düzene yerleşebiliyor. Wigner kristali denen bu örüntüyü malzemenin atom dizilişi değil, elektronların birbirini itmesi kuruyor. Ekip, mutlak sıfırın birkaç derece üzerine soğutulmuş tek atom kalınlığındaki tungsten diselenür katmanını aydınlattı ve yansıyan ışığı inceledi. Işığın oluşturduğu eksiton adlı uyarımlar düzenli elektronlarla etkileşerek Wigner kristali polaronu denen melez yarı parçacıkları oluşturdu. Bu parçacıklar, elektron düzeninin ortak hareketini ışığa taşıyan bir sonda görevi gördü. Nature Physics'te yayımlanan sonuç, kristalin yalnızca varlığını saptamak yerine içinde gerçekleşen devinimi incelemek için optik bir yol açıyor. Araştırmacılar, bu tür elektron kristallerinin iç davranışını doğrudan araştırmanın bugüne kadar zor kaldığını belirtiyor. Yansıyan ışıkta görülen polaronlar, atomların oluşturmadığı bir kristal düzeninin nasıl hareket ettiğini ölçülebilir hale getiriyor.[2]
Dar gözenek hidrojeni seçip geçiriyor
KAIST ekibi, büyük gaz moleküllerini dışarıda bırakıp hidrojeni geçiren çapraz bağlı bir polimer zar üretti. Araştırmacılar önce çapraz bağlayıcıların iki uçtan da bağlanarak kesintisiz bir geçiş yolu kurduğu payı ölçen yeni bir ölçüt tanımladı. ms-oDMB-DB50 adlı zarda bu pay yüzde 73'e çıktı. Nature Communications'ta yayımlanan çalışmaya göre zar, 3 angströmden küçük çok sayıda ultramikro gözenek taşıyor. Hidrojen bu dar açıklıklardan geçerken daha büyük moleküller geride kalıyor. Ekip, ana malzeme DB50 ile karşılaştırıldığında hem hidrojen geçirgenliğinin hem hidrojen-azot seçiciliğinin belirgin biçimde arttığını bildiriyor. Zar 100 saatlik çalışmada başarım yitirmedi; çekme dayanımı daha önce bildirilen yüksek başarımlı polimer zarların yaklaşık iki katına ulaştı. Hidrojen üretiminde ortaya çıkan karışık gazlardan yüksek saflıkta hidrojen ayırmak, ticarileşmenin temel güçlüklerinden biri. Yeni zar bu soruna gözenek boyutu ile çapraz bağların ne kadar eksiksiz yol kurduğunu birlikte ayarlayarak yaklaşıyor. Öğle bilim gündemindeki üç malzeme gelişmesi farklı ölçeklerde ilerliyor: atom katmanını saniyeler içinde ayırmak, elektron düzenini ışıkla okumak ve en küçük gaz molekülüne seçici bir geçit açmak.[3]
