เมื่อ Graphene พูด นักวิทยาศาสตร์สามารถฟังได้แล้ว

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

Brothers in Rice lab พบว่าเสียงจากการผลิตกราฟีนมีข้อมูลที่มีค่า

ตีพิมพ์ครั้งแรกเมื่อ มหาวิทยาลัยไรซ์ ข่าวข้าว.
By ไมค์วิลเลียมส์

อาจเป็นจริงที่การมองเห็นคือการเชื่อ แต่บางครั้งการได้ยินก็ดีขึ้นได้

ตัวอย่างกรณี: พี่น้องสองคนในห้องทดลองของมหาวิทยาลัยไรซ์ได้ยินสิ่งผิดปกติขณะทำกราฟีน ในที่สุด พวกเขาพิจารณาแล้วว่าเสียงสามารถให้ข้อมูลที่มีค่าเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์แก่พวกเขาได้

[เนื้อหาฝัง]

พี่น้อง John Li ศิษย์เก่าของ Rice ซึ่งกำลังศึกษาอยู่ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด และ Victor Li ซึ่งตอนนั้นเป็นนักเรียนมัธยมปลายในนิวยอร์กและปัจจุบันเป็นน้องใหม่จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ เป็นผู้เขียนหลักร่วมของบทความที่บรรยายถึงความเป็นจริง - การวิเคราะห์เวลาของ กราฟีนที่เกิดจากเลเซอร์ (LIG) การผลิตผ่านเสียง

พี่น้องกำลังทำงานในห้องปฏิบัติการของนักเคมีข้าว ทัวร์เจมส์ เมื่อพวกเขาตั้งสมมติฐานและนำเสนอในที่ประชุมกลุ่ม

“ศาสตราจารย์ทัวร์กล่าวว่า 'น่าสนใจ' และบอกให้เราดำเนินการตามโครงการที่มีศักยภาพ” John Li เล่า

Victor Li ได้รับความอนุเคราะห์จาก Rice Univ, เมื่อกราฟีนพูด นักวิทยาศาสตร์สามารถฟังได้แล้ว

John Li ได้รับความอนุเคราะห์จาก Rice Univ, เมื่อกราฟีนพูด นักวิทยาศาสตร์สามารถฟังได้แล้ว

ผลลัพธ์ที่ปรากฏอยู่ใน วัสดุการทำงานขั้นสูงให้อธิบายรูปแบบการประมวลผลสัญญาณเสียงอย่างง่ายที่วิเคราะห์ LIG แบบเรียลไทม์เพื่อกำหนดรูปแบบและคุณภาพของ LIG

ลิก เปิดตัวโดย Tour Lab ในปี 2014, ทำให้ชั้นของแผ่นกราฟีนที่เชื่อมต่อถึงกันโดยให้ความร้อนที่ด้านบนของแผ่นโพลีเมอร์บาง ๆ ถึง 2,500 องศาเซลเซียส (4,532 องศาฟาเรนไฮต์) ทิ้งไว้เพียงอะตอมของคาร์บอนเท่านั้น เทคนิคนี้ได้ถูกนำไปใช้กับการทำกราฟีนจากวัตถุดิบอื่น แม้กระทั่งอาหาร

“ภายใต้สภาวะที่ต่างกัน เราได้ยินเสียงต่างกันเพราะกระบวนการต่างๆ เกิดขึ้น” จอห์นกล่าว “ดังนั้น หากเราได้ยินความแตกต่างระหว่างการสังเคราะห์ เราจะสามารถตรวจจับวัสดุต่างๆ ที่ก่อตัวขึ้นได้”

เขากล่าวว่าการวิเคราะห์เสียงช่วยให้ "ความสามารถในการควบคุมคุณภาพที่มากขึ้นซึ่งเป็นลำดับความสำคัญได้เร็วกว่าการกำหนดลักษณะของกราฟีนที่เกิดจากเลเซอร์โดยใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์

“ในการวิเคราะห์วัสดุ มักจะมีการประนีประนอมระหว่างต้นทุน ความเร็ว ความสามารถในการขยาย ความแม่นยำ และความแม่นยำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของจำนวนวัสดุที่คุณสามารถประมวลผลอย่างเป็นระบบ” จอห์นกล่าว “สิ่งที่เรามีที่นี่ช่วยให้เราสามารถปรับขนาดปริมาณงานของความสามารถในการวิเคราะห์ของเราให้เท่ากับปริมาณวัสดุทั้งหมดที่เรากำลังพยายามสังเคราะห์อย่างมีประสิทธิภาพ”

จอห์นเชิญน้องชายของเขาไปที่ฮูสตัน โดยรู้ว่าความเชี่ยวชาญของเขาจะเป็นประโยชน์ในห้องทดลอง “เรามีชุดทักษะเสริมที่เกือบจะมาจากการออกแบบ ซึ่งผมไม่ต้องเชี่ยวชาญในสิ่งที่เขารู้เป็นอย่างดี และในทำนองเดียวกัน เขาหลีกเลี่ยงด้านที่ผมรู้เป็นอย่างดี” เขากล่าว “ดังนั้นเราจึงสร้างทีมที่แข็งแกร่งมาก

“โดยพื้นฐานแล้ว ฉันได้เชื่อมต่อว่าเสียงที่ถูกต้องสอดคล้องกับผลิตภัณฑ์ที่ถูกต้อง และเขาได้สร้างการเชื่อมต่อที่เสียงต่างๆ สอดคล้องกับผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน” เขากล่าว “นอกจากนี้ เขาแข็งแกร่งกว่าฉันมากในเทคนิคการคำนวณบางอย่าง ในขณะที่ฉันเป็นนักทดลองเป็นหลัก”

ไมโครโฟนขนาดเล็กราคา 31 ดอลลาร์จาก Amazon ติดเทปไว้ที่หัวเลเซอร์และต่อกับโทรศัพท์มือถือภายในตู้เลเซอร์จะหยิบเสียงสำหรับการวิเคราะห์

“พี่น้องแปลงรูปแบบเสียงด้วยเทคนิคทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่า การแปลงฟูริเยร์อย่างรวดเร็วเพื่อให้สามารถดึงข้อมูลตัวเลขจากข้อมูลเสียงได้” Tour กล่าว “ด้วยการคำนวณทางคณิตศาสตร์ ข้อมูลนั้นสามารถเป็นเครื่องมือวิเคราะห์ที่เกือบจะทันทีเพื่อประเมินประเภทผลิตภัณฑ์และความบริสุทธิ์”

Alex Lathem นักศึกษาปริญญาโทสาขาฟิสิกส์ประยุกต์ที่ Rice กำลังเตรียมตัวอย่างสำหรับการเลเซอร์ ห้องปฏิบัติการใช้เสียงเพื่อวิเคราะห์การสังเคราะห์กราฟีนที่เกิดจากเลเซอร์แบบเรียลไทม์ ภาพถ่ายโดยแบรนดอนมาร์ติน

จอห์น หลี่กล่าวว่าเสียงที่ปล่อยออกมา “ให้ข้อมูลเกี่ยวกับการคลายตัวของพลังงานที่ป้อนเข้าไปเมื่อเลเซอร์กระทบกับตัวอย่างและถูกดูดกลืน ส่งผ่าน กระจัดกระจาย สะท้อนกลับ หรือโดยทั่วไปเพียงแปลงเป็นพลังงานประเภทต่างๆ ซึ่งช่วยให้เราได้รับข้อมูลในท้องถิ่นเกี่ยวกับคุณสมบัติของโครงสร้างจุลภาค สัณฐานวิทยา และลักษณะระดับนาโนของกราฟีน”

ทัวร์ยังคงประทับใจในความเฉลียวฉลาดของพวกเขา

“สิ่งที่พี่น้องเหล่านี้คิดขึ้นมานั้นช่างน่าอัศจรรย์” เขากล่าว “พวกเขากำลังได้ยินเสียงของการสังเคราะห์ในขณะที่ดำเนินการ และจากนั้นพวกเขาสามารถกำหนดประเภทและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้แทบจะในทันที นี่อาจเป็นแนวทางที่สำคัญในระหว่างการสังเคราะห์เพื่อเป็นแนวทางในพารามิเตอร์การผลิต”

เขากล่าวว่าการวิเคราะห์ที่ดีอาจส่งผลต่อกระบวนการผลิตหลายอย่าง ซึ่งรวมถึงห้องปฏิบัติการของเขาเองด้วย ความร้อนจูลแฟลชวิธีการทำกราฟีนและวัสดุอื่นๆ จากของเสีย รวมถึงการเผาผนึก วิศวกรรมเฟส วิศวกรรมความเครียด การสะสมไอเคมี การเผาไหม้ การหลอม การตัดด้วยเลเซอร์ วิวัฒนาการของก๊าซ การกลั่น และอื่นๆ

“ระหว่างความเชี่ยวชาญด้านการทดลองของ John กับความสามารถทางคณิตศาสตร์ของ Victor ทีมครอบครัวนั้นแข็งแกร่งมาก” Tour กล่าว “ความสุขที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของฉันคือการจัดเตรียมบรรยากาศที่จิตใจของคนหนุ่มสาวสามารถสร้างและเจริญรุ่งเรืองได้ และในกรณีนี้ พวกเขาแสดงให้เห็นถึงความเชี่ยวชาญที่เกินกว่าอายุของพวกเขา John อายุเพียง 19 ปี และ Victor 17 ในเวลาที่พวกเขาค้นพบ”

ผู้ร่วมเขียนบทความคือ Jacob Beckham และ Weiyin Chen นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ Rice, นักวิจัยหลังปริญญาเอก Bing Deng, ศิษย์เก่า Duy Luong และนักวิทยาศาสตร์การวิจัย Carter Kittrell ทัวร์คือ TT และ WF Chao Chair ในสาขาเคมีตลอดจนศาสตราจารย์ด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์และวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมนาโน

สำนักงานวิจัยวิทยาศาสตร์กองทัพอากาศ (FA9550-19-1-0296) สนับสนุนการวิจัยดังกล่าว

ชื่นชมความคิดริเริ่มของ CleanTechnica หรือไม่? พิจารณาเป็นไฟล์ CleanTechnica สมาชิกผู้สนับสนุนช่างเทคนิคหรือเอกอัครราชทูต - หรือผู้อุปถัมภ์ Patreon.