وقتی گرافن صحبت می کند، دانشمندان اکنون می توانند گوش دهند

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

برادران در آزمایشگاه رایس دریافتند که صدای تولید گرافن حاوی داده های ارزشمندی است

در ابتدا در منتشر شده دانشگاه رایس، رایس نیوز.
By مایک ویلیامز

شاید درست باشد که دیدن باور کردن است، اما گاهی شنیدن می تواند بهتر باشد.

نمونه موردی: دو برادر در آزمایشگاه دانشگاه رایس هنگام ساخت گرافن چیزی غیرعادی شنیدند. در نهایت، آنها تشخیص دادند که خود صدا می تواند اطلاعات ارزشمندی را در مورد محصول به آنها بدهد.

[محتوای جاسازی شده]

برادران، جان لی، فارغ التحصیل رایس که اکنون در دانشگاه استنفورد تحصیل می کند، و ویکتور لی، که در آن زمان دانش آموز دبیرستانی در نیویورک و اکنون دانشجوی سال اول در موسسه فناوری ماساچوست است، از نویسندگان ارشد مقاله ای هستند که واقعیت را توصیف می کند. -تحلیل زمانی گرافن ناشی از لیزر (LIG) تولید از طریق صدا.

برادران در آزمایشگاه شیمیدان رایس کار می کردند تور جیمز زمانی که آنها فرضیه خود را مطرح کردند و آن را در یک جلسه گروهی ارائه کردند.

جان لی به یاد می آورد: «پروفسور تور گفت: «جالب است» و به ما گفت که آن را به عنوان یک پروژه بالقوه دنبال کنیم.

ویکتور لی با حسن نیت از دانشگاه رایس، وقتی گرافن صحبت می کند، دانشمندان اکنون می توانند گوش دهند

جان لی با حسن نیت از دانشگاه برنج، وقتی گرافن صحبت می کند، دانشمندان اکنون می توانند گوش دهند

نتایجی که در مواد کاربردی پیشرفته، یک طرح پردازش سیگنال صوتی ساده را توصیف می کند که LIG را در زمان واقعی تجزیه و تحلیل می کند تا شکل و کیفیت آن را تعیین کند.

LIG، توسط آزمایشگاه تور در سال 2014 معرفی شدبا گرم کردن بالای یک ورقه پلیمری نازک تا دمای 2,500 درجه سانتیگراد (4,532 درجه فارنهایت) لایه هایی از صفحات گرافن به هم پیوسته را می سازد و تنها اتم های کربن را پشت سر می گذارد. این تکنیک از آن زمان برای ساخت گرافن از مواد اولیه دیگر استفاده شده است. حتی غذا

جان گفت: "در شرایط مختلف، ما صداهای مختلفی را می شنویم زیرا فرآیندهای متفاوتی در حال وقوع است." بنابراین اگر در طول سنتز تغییراتی را بشنویم، می‌توانیم مواد مختلف در حال تشکیل را تشخیص دهیم.»

او گفت که تجزیه و تحلیل صوتی امکان «قابلیت‌های کنترل کیفیت بسیار بیشتری را فراهم می‌کند که مرتبه‌ای سریع‌تر از شناسایی گرافن القا شده با لیزر با تکنیک‌های میکروسکوپی است.»

جان گفت: "در تجزیه و تحلیل مواد، اغلب بین هزینه، سرعت، مقیاس پذیری، دقت و دقت، به ویژه از نظر میزان موادی که می توانید به طور سیستماتیک پردازش کنید، معاوضه هایی وجود دارد." آنچه در اینجا داریم به ما این امکان را می‌دهد که به طور کارآمد توانمندی‌های تحلیلی خود را به کل موادی که می‌خواهیم به روشی قوی سنتز کنیم، مقیاس کنیم.

جان برادر کوچکترش را به هیوستون دعوت کرد، زیرا می دانست که تخصص او در آزمایشگاه یک امتیاز مثبت خواهد بود. او گفت: «ما تقریباً بر اساس طراحی مجموعه‌های مهارتی مکمل داریم، که در آن من از تخصص در چیزهایی که او به خوبی می‌داند اجتناب می‌کنم، و به همین ترتیب، او از حوزه‌هایی که من به خوبی می‌دانم اجتناب می‌کند. بنابراین ما یک تیم بسیار قوی تشکیل می دهیم.

او گفت: «اصولاً من این ارتباط را ایجاد کردم که صداهای مناسب با محصول مناسب مطابقت دارد، و او این ارتباط را ایجاد کرد که صداهای مختلف با محصولات مختلف مطابقت دارند. همچنین، او در برخی تکنیک‌های محاسباتی بسیار قوی‌تر از من است، در حالی که من در درجه اول یک تجربی هستم.

یک میکروفون کوچک 31 دلاری از آمازون که به سر لیزر چسبانده شده و به تلفن همراه داخل کابینت لیزر متصل شده است، صدا را برای تجزیه و تحلیل می گیرد.

برادران الگوی صدا را از طریق یک تکنیک ریاضی به نام a تبدیل کردند تبدیل سریع فوریهتور گفت، بنابراین آنها می توانند داده های عددی را از داده های صوتی دریافت کنند. از طریق برخی محاسبات ریاضی، این داده ها می توانند یک ابزار تحلیلی تقریباً فوری برای ارزیابی نوع و خلوص محصول باشند.

الکس لاتم، یک دانشجوی کارشناسی ارشد فیزیک کاربردی در رایس، نمونه ای را برای لیزر آماده می کند. این آزمایشگاه از صدا برای تجزیه و تحلیل سنتز گرافن القا شده با لیزر در زمان واقعی استفاده می کند. عکس براندون مارتین

جان لی گفت که صداهای منتشر شده «اطلاعاتی را در مورد آرام شدن انرژی ورودی هنگامی که لیزر به نمونه برخورد می کند و جذب، انتقال، پراکنده، بازتاب یا به طور کلی به انواع مختلف انرژی تبدیل می شود، ارائه می دهد. این به ما امکان می دهد اطلاعات محلی در مورد ویژگی های ریزساختار، مورفولوژی و ویژگی های نانومقیاس گرافن به دست آوریم.

تور تحت تأثیر نبوغ آنها قرار می گیرد.

او گفت: «آنچه این برادران به ذهنشان خطور کرد شگفت‌انگیز است. "آنها صداهای سنتز را در حین انجام می شنوند و از این طریق می توانند نوع و کیفیت محصول را تقریباً آنی تعیین کنند. این می تواند یک رویکرد مهم در طول سنتز برای هدایت پارامترهای تولید باشد.

او گفت که تجزیه و تحلیل صدا می تواند به تعدادی از فرآیندهای تولید، از جمله آزمایشگاه خودش کمک کند. گرمایش ژول فلاش، روشی برای ساخت گرافن و سایر مواد از مواد زائد، و همچنین تف جوشی، مهندسی فاز، مهندسی کرنش، رسوب بخار شیمیایی، احتراق، بازپخت، برش لیزری، تکامل گاز، تقطیر و موارد دیگر.

تور گفت: «بین تخصص تجربی جان و استعداد ریاضی ویکتور، تیم خانواده بسیار عالی است. "بزرگترین لذت من این است که فضایی را فراهم کنم که در آن ذهن های جوان بتوانند ایجاد کنند و شکوفا شوند، و در این مورد، آنها تخصص بسیار فراتر از سال های خود را نشان دادند، زیرا جان تنها 19 سال داشت و ویکتور 17 در زمان کشف خود."

نویسندگان مشترک این مقاله، دانشجویان فارغ التحصیل رایس، جاکوب بکهام و ویین چن، محقق فوق دکتری بینگ دنگ، فارغ التحصیل Duy Luong و دانشمند محقق، کارتر کیترل هستند. تور T.T. و W.F است. کرسی Chao در شیمی و همچنین استاد علوم کامپیوتر و علم مواد و مهندسی نانو.

دفتر تحقیقات علمی نیروی هوایی (FA9550-19-1-0296) از این تحقیق حمایت کرد.

از اصالت CleanTechnica قدردانی می کنید؟ در نظر گرفتن یک عضو، پشتیبان، تکنسین یا سفیر CleanTechnica - یا یک حامی در Patreon.