When Graphene Speaks, Scientists Can Now Listen

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

Bratje v laboratoriju Rice ugotovijo, da zvok iz proizvodnje grafena vsebuje dragocene podatke

Prvotno objavljen na Univerza Rice, Rice News.
By Mike Williams

Morda je res, da je videti verjeti, a slišati je včasih lahko bolje.

Primer: dva brata v laboratoriju univerze Rice sta med izdelovanjem grafena slišala nekaj nenavadnega. Končno so ugotovili, da jim lahko zvok sam da dragocene podatke o izdelku.

[Vgrajeni vsebina]

Brata, John Li, Riceov alumnus, ki zdaj študira na Univerzi Stanford, in Victor Li, takrat srednješolec v New Yorku in zdaj novinec na Tehnološkem inštitutu v Massachusettsu, sta soglavna avtorja prispevka, ki opisuje resnično -časovna analiza lasersko induciran grafen (LIG) produkcija skozi zvok.

Brata sta delala v laboratoriju kemika Rice James turneja ko so prišli do svoje hipoteze in jo predstavili na srečanju skupine.

»Profesor Tour je rekel, 'To je zanimivo', in nam naročil, naj ga nadaljujemo kot potencialni projekt,« se je spominjal John Li.

Victor Li z dovoljenjem Rice Univ, Ko grafen govori, lahko znanstveniki zdaj poslušajo

John Li z dovoljenjem Rice Univ, Ko grafen govori, lahko znanstveniki zdaj poslušajo

Rezultati, ki se pojavljajo v Napredni funkcionalni materiali, opisujejo preprosto shemo obdelave akustičnega signala, ki analizira LIG v realnem času, da določi njegovo obliko in kakovost.

LIG, predstavil Tour lab leta 2014, naredi plasti medsebojno povezanih grafenskih plošč s segrevanjem zgornjega dela tanke polimerne plošče na 2,500 stopinj Celzija (4,532 stopinj Fahrenheita), pri čemer ostanejo le ogljikovi atomi. Tehnika se od takrat uporablja za izdelavo grafena iz drugih surovin, celo hrano.

"V različnih pogojih slišimo različne zvoke, ker se dogajajo različni procesi," je dejal John. "Torej, če slišimo razlike med sintezo, bi lahko zaznali različne materiale, ki se oblikujejo."

Dejal je, da zvočna analiza omogoča "veliko večje zmožnosti nadzora kakovosti, ki so za rede velikosti hitrejše od karakterizacije lasersko induciranega grafena z mikroskopskimi tehnikami.

»Pri analizi materialov so pogosto kompromisi med stroški, hitrostjo, razširljivostjo, točnostjo in natančnostjo, zlasti glede tega, koliko materiala lahko sistematično obdelate,« je dejal John. "To, kar imamo tukaj, nam omogoča, da učinkovito prilagodimo pretok naših analitičnih zmogljivosti na celotno količino materiala, ki ga poskušamo sintetizirati na robusten način."

John je svojega mlajšega brata povabil v Houston, saj je vedel, da bo njegovo strokovno znanje v laboratoriju prednost. "Imava komplementarne sklope spretnosti skoraj po načrtu, pri čemer se jaz izogibam specializaciji v stvareh, ki jih on zelo dobro pozna, prav tako se on izogiba področjem, ki jih jaz zelo dobro poznam," je dejal. »Tako tvorimo zelo trdno ekipo.

"V bistvu sem ugotovil, da pravi zvoki ustrezajo pravemu izdelku, on pa je ugotovil, da različni zvoki ustrezajo različnim izdelkom," je dejal. "Poleg tega je veliko močnejši od mene pri določenih računalniških tehnikah, medtem ko sem jaz predvsem eksperimentalec."

Majhen Amazonov mikrofon za 31 dolarjev, pritrjen na lasersko glavo in pritrjen na mobilni telefon znotraj laserske omarice, zajema zvok za analizo.

»Bratja sta zvočni vzorec pretvorila z matematično tehniko, imenovano a Hitra Fourierjeva transformacija, tako da so lahko dobili numerične podatke iz zvočnih podatkov,« je dejal Tour. "Z nekaterimi matematičnimi izračuni so ti podatki lahko skoraj takojšnje analitično orodje za oceno vrste in čistosti izdelka."

Alex Lathem, podiplomski študent uporabne fizike na Riceu, pripravi vzorec za lasersko lasersko lasersko merjenje. Laboratorij uporablja zvok za analizo sinteze lasersko induciranega grafena v realnem času. Avtor fotografije Brandon Martin

John Li je dejal, da oddani zvoki »zagotavljajo informacije o sprostitvi vnosa energije, ko laser zadene vzorec in se absorbira, prenese, razprši, odbije ali na splošno pretvori v različne vrste energije. To nam omogoča, da pridobimo lokalne informacije o lastnostih mikrostrukture, morfologije in značilnosti nanometrskega grafena.

Tour ostaja navdušen nad njihovo iznajdljivostjo.

"Kar so ti bratje prišli, je neverjetno," je dejal. »Slišijo zvoke sinteze, ko se izvaja, in na podlagi tega lahko skoraj v trenutku določijo vrsto in kakovost izdelka. To bi lahko bil pomemben pristop med sintezo za usmerjanje proizvodnih parametrov."

Dejal je, da bi zvočna analiza lahko prispevala k številnim proizvodnim procesom, vključno z njegovim lastnim laboratorijem flash Joule segrevanje, metoda za izdelavo grafena in drugih materialov iz odpadnih produktov, kot tudi sintranje, fazni inženiring, deformacijski inženiring, kemično naparjevanje, zgorevanje, žarjenje, lasersko rezanje, razvijanje plina, destilacija in več.

»Med Johnovim eksperimentalnim znanjem in Victorjevim matematičnim talentom je družinska ekipa izjemna,« je dejal Tour. "Moje največje veselje je zagotoviti vzdušje, v katerem lahko mladi umi ustvarjajo in cvetijo, in v tem primeru so dokazali strokovnost, ki presega njihova leta, John je bil v času odkritja star le 19 let, Victor pa 17."

Soavtorji prispevka so podiplomski študenti Rice Jacob Beckham in Weiyin Chen, podoktorski raziskovalec Bing Deng, alumnus Duy Luong in raziskovalec Carter Kittrell. Tour je katedra za kemijo TT in WF Chao ter profesor računalništva ter znanosti o materialih in nanoinženiringa.

Urad za znanstvene raziskave letalskih sil (FA9550-19-1-0296) je podprl raziskavo.

Cenite originalnost CleanTechnice? Razmislite, ali boste postali Član, podpornik, tehnik ali veleposlanik CleanTechnica - ali pokrovitelj naprej Patreon.