Когда графен говорит, ученые теперь могут слушать

Переиздано Платоном

Читают: 0

Лаборатория Brothers in Rice обнаружила, что звук производства графена содержит ценные данные

Изначально опубликован на Университет Райса, Rice News.
By Майк Уильямс

Это может быть правдой, что увидеть значит поверить, но иногда лучше услышать.

Показательный пример: два брата в лаборатории Университета Райса услышали нечто необычное, создавая графен. В конце концов они решили, что сам звук может дать им ценную информацию о продукте.

[Встраиваемое содержимое]

Братья, Джон Ли, выпускник Райс, сейчас учится в Стэнфордском университете, и Виктор Ли, тогда старшеклассник в Нью-Йорке, а ныне первокурсник Массачусетского технологического института, являются соавторами статьи, описывающей реальную - временной анализ лазерный графен (LIG) производство через звук.

Братья работали в лаборатории химика Райса. Джеймс тур когда они выдвинули свою гипотезу и представили ее на групповом собрании.

«Профессор Тур сказал: «Это интересно» и посоветовал нам заняться этим как потенциальным проектом, — вспоминает Джон Ли.

Виктор Ли Предоставлено Rice Univ, Когда графен говорит, ученые теперь могут слушать

Джон Ли Предоставлено Rice Univ, Когда графен говорит, ученые теперь могут слушать

Результаты, которые появляются в Расширенные функциональные материалы, опишите простую схему обработки акустического сигнала, которая анализирует LIG в реальном времени для определения его формы и качества.

ЛИГ, представлен лабораторией Tour в 2014 г., создает слои взаимосвязанных графеновых листов, нагревая верхнюю часть тонкого полимерного листа до 2,500 градусов по Цельсию (4,532 градуса по Фаренгейту), оставляя после себя только атомы углерода. С тех пор этот метод применялся для получения графена из другого сырья, даже еда.

«В разных условиях мы слышим разные звуки, потому что происходят разные процессы», — сказал Джон. «Поэтому, если мы услышим изменения во время синтеза, мы сможем обнаружить, что образуются разные материалы».

Он сказал, что аудиоанализ обеспечивает «гораздо более широкие возможности контроля качества, которые на несколько порядков быстрее, чем определение характеристик лазерно-индуцированного графена с помощью методов микроскопии.

«При анализе материалов часто приходится идти на компромисс между стоимостью, скоростью, масштабируемостью, точностью и точностью, особенно с точки зрения того, сколько материала вы можете систематически обрабатывать», — сказал Джон. «То, что у нас есть, позволяет нам эффективно масштабировать пропускную способность наших аналитических возможностей на весь объем материала, который мы пытаемся надежно синтезировать».

Джон пригласил своего младшего брата в Хьюстон, зная, что его опыт будет плюсом в лаборатории. «У нас есть взаимодополняющие наборы навыков почти по замыслу, и я избегаю специализироваться на вещах, которые он знает очень хорошо, и точно так же он избегает областей, которые я очень хорошо знаю», — сказал он. «Таким образом, мы формируем очень сплоченную команду.

«По сути, я установил связь, что правильные звуки соответствуют правильному продукту, а он установил связь, что разные звуки соответствуют разным продуктам», — сказал он. «Кроме того, он намного сильнее меня в некоторых вычислительных техниках, тогда как я в первую очередь экспериментатор».

Небольшой микрофон за 31 доллар от Amazon, прикрепленный скотчем к лазерной головке и прикрепленный к мобильному телефону внутри лазерного шкафа, улавливает звук для анализа.

«Братья преобразовали звуковую картину с помощью математической техники, называемой Быстрое преобразование Фурье, чтобы они могли получить числовые данные из звуковых данных», — сказал Тур. «Благодаря некоторым математическим вычислениям эти данные могут стать практически мгновенным аналитическим инструментом для оценки типа и чистоты продукта».

Алекс Латем, аспирант факультета прикладной физики Университета Райса, готовит образец для генерации. Лаборатория использует звук для анализа синтеза графена, индуцированного лазером, в режиме реального времени. Фото Брэндона Мартина

Джон Ли сказал, что издаваемые звуки «предоставляют информацию о релаксации входной энергии, когда лазер попадает на образец и поглощается, передается, рассеивается, отражается или просто преобразуется в различные типы энергии. Это позволяет нам получать локальную информацию о свойствах микроструктуры, морфологии и наноразмерных характеристиках графена».

Тур по-прежнему впечатлен их изобретательностью.

«То, что придумали эти братья, просто потрясающе», — сказал он. «Они слышат звуки синтеза во время его выполнения и могут почти мгновенно определить тип и качество продукта. Это может быть важным подходом во время синтеза для управления производственными параметрами».

Он сказал, что звуковой анализ может помочь в ряде производственных процессов, в том числе в его собственной лаборатории. импульсный джоулев нагрев, метод получения графена и других материалов из отходов, а также спекание, фазовая инженерия, деформационная инженерия, химическое осаждение из паровой фазы, сжигание, отжиг, лазерная резка, выделение газа, дистилляция и многое другое.

«Благодаря экспериментальному опыту Джона и математическому таланту Виктора семейная команда выглядит внушительно, — сказал Тур. «Моя самая большая радость — создать атмосферу, в которой молодые умы могут творить и процветать, и в этом случае они продемонстрировали опыт не по годам: Джону было всего 19, а Виктору 17 на момент их открытия».

Соавторами статьи являются аспиранты Райса Джейкоб Бекхэм и Вейин Чен, научный сотрудник Бинг Денг, выпускник Дуй Луонг и научный сотрудник Картер Киттрелл. Тур является заведующим кафедрой химии TT и WF Chao, а также профессором информатики, материаловедения и наноинженерии.

Управление научных исследований ВВС (FA9550-19-1-0296) поддержало исследование.

Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать Член CleanTechnica, сторонник, технический специалист или посланник - или покровитель на Patreon.