Amikor a grafén beszél, a tudósok már hallgathatnak

Újra kiadta Platón

Követő: 0

A Rice Lab testvérei szerint a graféngyártásból származó hanganyag értékes adatokat tartalmaz

Eredetileg megjelent Rice University, Rice News.
By Mike Williams

Lehet, hogy igaz, hogy látni hinni, de néha a hallás jobb is lehet.

Példa: Két testvér a Rice Egyetem laboratóriumában valami szokatlan dolgot hallott a grafén készítése közben. Végül megállapították, hogy maga a hang értékes adatokat adhat a termékről.

[Beágyazott tartalmat]

A testvérek, John Li, egy Rice-i öregdiák, aki jelenleg a Stanford Egyetemen tanul, és Victor Li, aki akkoriban középiskolás volt New Yorkban, most pedig a Massachusetts Institute of Technology elsőéves hallgatója, társszerzői annak a tanulmánynak, amely leírja a valóságot. -idő elemzése lézerrel indukált grafén (LIG) produkció hangon keresztül.

A testvérek Rice vegyész laborjában dolgoztak James turné amikor előálltak a hipotézissel és bemutatták azt egy csoporttalálkozón.

„Tour professzor azt mondta: „Érdekes”, és azt mondta, hogy folytassuk, mint potenciális projektet” – emlékezett vissza John Li.

Victor Li a Rice Univ jóvoltából, Amikor a grafén beszél, a tudósok most hallgathatnak

John Li a Rice Univ jóvoltából, Amikor a grafén beszél, a tudósok most hallgathatnak

Az eredmények, amelyek megjelennek a Fejlett funkcionális anyagok, írjon le egy egyszerű akusztikus jelfeldolgozási sémát, amely valós időben elemzi a LIG-t, hogy meghatározza annak formáját és minőségét.

LIG, a Tour labor 2014-ben vezette be, egymáshoz kapcsolódó grafénlapok rétegeit készíti úgy, hogy egy vékony polimer lap tetejét 2,500 Celsius-fokra (4,532 Fahrenheit-fokra) melegíti, csak szénatomokat hagyva maga után. A technikát azóta más alapanyagból történő grafén előállítására is alkalmazzák, akár ételt is.

„Különböző körülmények között különböző hangokat hallunk, mert különböző folyamatok mennek végbe” – mondta John. "Tehát ha eltéréseket hallunk a szintézis során, képesek lennénk észlelni a különböző anyagok keletkezését."

Azt mondta, hogy az audioelemzés „sokkal nagyobb minőségellenőrzési képességeket tesz lehetővé, amelyek nagyságrendekkel gyorsabbak, mint a lézerrel indukált grafén mikroszkópos technikákkal történő jellemzése.

„Az anyagelemzés során gyakran vannak kompromisszumok a költségek, a sebesség, a méretezhetőség, a pontosság és a precizitás között, különösen a szisztematikusan feldolgozható anyagmennyiség tekintetében” – mondta John. "Az itt található lehetőségek lehetővé teszik számunkra, hogy analitikai képességeink teljesítményét hatékonyan méretezzük a szintetizálni kívánt anyag teljes mennyiségére, robusztus módon."

John meghívta öccsét Houstonba, tudván, hogy szakértelme pluszt jelent majd a laborban. „Szinte tervezésből kifolyólag vannak kiegészítő készségeink, ahol kerülöm azokra a dolgokra specializálódást, amelyeket ő nagyon jól tud, és ugyanígy kerüli azokat a területeket, amelyeket én nagyon jól ismerek” – mondta. „Tehát nagyon erős csapatot alkotunk.

„Alapvetően én azt az összefüggést hoztam létre, hogy a megfelelő hangok felelnek meg a megfelelő terméknek, ő pedig azt, hogy a különböző hangok különböző termékeknek felelnek meg” – mondta. "Emellett bizonyos számítási technikákban sokkal erősebb nálam, pedig én elsősorban kísérletező vagyok."

Egy kicsi, 31 dolláros Amazon mikrofon, amely a lézerfejre van ragasztva, és a lézerszekrényben lévő mobiltelefonhoz van csatlakoztatva, felveszi a hangot elemzés céljából.

„A testvérek a hangmintát egy matematikai technikával, az a Gyors Fourier transzformáció, így számszerű adatokat kaphattak a hangadatokból” – mondta Tour. „Néhány matematikai számítás révén ezek az adatok szinte azonnali analitikai eszközt jelenthetnek a termék típusának és tisztaságának felméréséhez.”

Alex Lathem, a Rice alkalmazott fizika végzős hallgatója mintát készít a lézerezéshez. A laboratórium hang segítségével elemzi a lézerrel indukált grafén szintézisét valós időben. Fotó: Brandon Martin

John Li szerint a kibocsátott hangok „információt adnak a bemeneti energia relaxációjáról, amikor a lézer eléri a mintát, és elnyelődik, továbbadódik, szétszóródik, visszaverődik vagy általában átalakul különböző típusú energiává. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy helyi információkat kapjunk a grafén mikroszerkezetének tulajdonságairól, morfológiájáról és nanoméretű jellemzőiről.

A Tour továbbra is lenyűgözi a találékonyságukat.

„Elképesztő, amit ezek a testvérek kitaláltak” – mondta. „Hallják a szintézis hangjait annak végrehajtása közben, és ebből szinte azonnal meg tudják határozni a termék típusát és minőségét. Ez fontos megközelítés lehet a szintézis során a gyártási paraméterek irányításához.”

Azt mondta, hogy a megalapozott elemzés számos gyártási folyamathoz hozzájárulhat, beleértve a saját laboratóriumát is flash Joule fűtés, egy módszer grafén és más anyagok hulladéktermékekből történő előállítására, valamint szinterezésre, fázistervezésre, alakváltozásra, kémiai gőzleválasztásra, égetésre, izzításra, lézeres vágásra, gázfejlődésre, desztillációra stb.

„John kísérleti szakértelme és Victor matematikai tehetsége között a családi csapat félelmetes” – mondta Tour. "A legnagyobb örömöm az, hogy olyan légkört biztosíthatok, ahol a fiatal elmék alkothatnak és virágozhatnak, és ebben az esetben az éveiket meghaladó szakértelmükről tettek tanúbizonyságot, mivel John csak 19, Victor pedig 17 éves volt felfedezésük idején."

A cikk társszerzői a Rice végzős hallgatói, Jacob Beckham és Weiyin Chen, Bing Deng posztdoktori kutató, Duy Luong öregdiák és Carter Kittrell kutató. Tour a TT és a WF Chao kémiai tanszéke, valamint a számítástechnika, az anyagtudomány és a nanomérnöki professzor.

A Légierő Tudományos Kutatási Hivatala (FA9550-19-1-0296) támogatta a kutatást.

Értékeli a CleanTechnica eredetiségét? Fontolja meg, hogy a CleanTechnica tag, támogató, technikus vagy nagykövet - vagy mecénás Patreon.