نیوزتل: یک پیشرفت جدید، نیمه هادی های تولید شده از چوب را به واقعیت نزدیک تر می کند و با یک روش کربن سازی به سلولز خواص الکتریکی می دهد و نانوساختارهای مفیدی به وجود می آورد.
به گزارش نیوزتل به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، ایده ساخت نیمه هادی ها از چوب آن قدرها هم که بنظر می رسد دور از دسترس نیست. بدین سبب که دیواره های سلولی گیاهان از ماده ای به نام سلولز تولید شده است و اگر سلولز در وضعیت معینی در دمای نسبتاً بالا گرما دهی شود، می تواند رسانای الکتریسیته شود.
اما یک مشکل بر سر راه این نانومواد تجدیدپذیر که نوعی نانوکاغذ است، وجود دارد. پروسه سوزاندن که کربنیزاسیون یا کربن سازی نامیده می شود، می تواند به آسانی ساختارهای سه بعدی را که نیمه هادی های مشتق شده از سلولز را بسیار مفید می کنند، از بین ببرد. بنا بر این است که پروسه جدیدی که توسط پژوهشگران ژاپنی توسعه یافته، پیشرفت بزرگی است.
در مقاله ای که روز سه شنبه در مجله ACS Nano انتشار یافت، پژوهشگران ژاپنی پروسه تصفیه ای را توصیف کرده اند که امکان گرم کردن نانوکاغذ را بدون لطمه رساندن به ساختارهای کاغذ از مقیاس نانو تا مقیاس ماکرو فراهم می آورد.
طراحی سازه های سه بعدی و تنظیم خواص الکتریکی
پژوهشگران این مطالعه باید بین دو چالش، تعادل برقرار می کردند. ابتدا این پروسه باید به سازندگان اجازه دهد تا نانوکاغذ را طوری تنظیم کنند که خواص الکتریکی مناسب برای کاربردهای خاص داشته باشد. دوم این که این پروسه باید به اندازه کافی ملایم باشد تا سازندگان بتوانند بسته به کاربرد آن، سازه هایی با سطح و منافذ زیاد طراحی نمایند.
بگفته پژوهشگران، راهکار در توسعه یک پروسه چند مرحله ای بود که کنترل زیادی بر محصول نهایی ارائه می داد.
“هیروتاکا کوگا” یکی از نویسندگان این مطالعه می گوید: ما از یک فرآوری ید استفاده کردیم که برای صیانت از نانوساختار نانوکاغذ بسیار مؤثر بود. ترکیب این روش با خشک کردن کنترل شده به این معنا است که عملیات پیرولیز، ساختارهای طراحی شده را به شکل قابل توجهی تغییر نمی دهد و دمای انتخاب شده می تواند برای کنترل خواص الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد.
نتایج امیدوارکننده آزمایشات اولیه
پژوهشگران از روش جدید خود برای ایجاد دو دستگاه اثبات مفهوم نسبتا ساده استفاده کردند. در یک مورد، آنها از نیمه هادی نانوکاغذ بعنوان سنسور برای نظارت بر جریان بخار آب بوسیله دو نوع مختلف ماسک استفاده کردند. هنگامی که این سنسور به یک ماسک قابل شستشو تولید شده از پارچه متصل شد، قادر به ثبت پالس هایی بود که با بازدم هماهنگ شده بودند. مولکول های آب موجود در نفس کاربر بطور موقت مقاومت الکتریکی سنسور را کم کرد و وقتی به یک ماسک جراحی متصل شد، سنسور چنین پالس هایی را ثبت نمی کرد.
پژوهشگران می گویند: تنها کاهش تدریجی مقاومت سنسور مشاهده شد که نشان دهنده جذب مؤثر بخار آب از ماسک جراحی است.
هنگامی که پژوهشگران این نیمه هادی نانوکاغذ را به سلول سوخت زیستی گلوکز متصل کردند، این ماده چگالی توانی ۱۴ برابر بیشتر از یک ورق گرافیت تجاری را نشان داد.
“کوگا” می گوید: نگهداری ساختار و تنظیم پذیری که ما در این مطالعه توانستیم نشان دهیم برای تبدیل نانومواد به دستگاه های عملی بسیار دلگرم کننده است. ما معتقدیم که رویکرد ما زیربنای گام های بعدی در الکترونیک پایدار خواهد بود که کاملاً از مواد گیاهی تولید شده است.

منبع: newstel.ir