23:57 2022-01-19
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Când grafenul vorbește, oamenii de știință pot acum să asculte
_ Când grafenul vorbește, oamenii de știință pot acum să asculte
Poate fi adevărat că a vedea înseamnă a crede, dar uneori a auzi poate fi mai bine.
Caz concret: doi frați dintr-un laborator de la Universitatea Rice au auzit ceva neobișnuit în timp ce făceau grafen. În cele din urmă, au stabilit că sunetul în sine le-ar putea oferi date valoroase despre produs.
Frații, John Li, un absolvent Rice care acum studiază la Universitatea Stanford, și Victor Li, pe atunci student de liceu în New York iar acum, boboc la Institutul de Tehnologie din Massachusetts, sunt co-autori principali ai unei lucrări care descrie analiza în timp real a producției de grafen indus de laser (LIG) prin sunet.
Frații lucrau în laboratorul chimistului Rice James Tour când au venit cu ipoteza lor și au prezentat-o la o întâlnire de grup.
„Profesorul Tour a spus: „Este interesant” și ne-a spus să o urmăm ca un potențial proiect. ,” și-a amintit John Li.
Rezultatele, care apar în Advanced Functional Materials, descriu o schemă simplă de procesare a semnalului acustic care analizează LIG în timp real pentru a-i determina forma și calitatea.
LIG, introdus de laboratorul Tour în 2014, face straturi de foi de grafen interconectate prin încălzirea vârfului unui polimer subțire foaie până la 2.500 de grade Celsius (4.532 de grade Fahrenheit), lăsând în urmă doar atomi de carbon. Tehnica a fost aplicată de atunci la fabricarea grafenului din alte materii prime, chiar din alimente.
„În diferite condiții, auzim sunete diferite, deoarece au loc procese diferite”, a spus John. „Deci, dacă auzim variații în timpul sintezei, am fi capabili să detectăm diferite materiale care se formează.”
El a spus că analiza audio permite „capacități mult mai mari de control al calității, care sunt ordine de mărime mai rapide decât caracterizarea”. a grafenului indus de laser prin tehnici de microscopie.
„În analiza materialelor, există adesea compromisuri între cost, viteză, scalabilitate, acuratețe și precizie, în special în ceea ce privește cantitatea de material pe care o puteți procesa sistematic”, John a spus. „Ceea ce avem aici ne permite să mărim eficient debitul capacităților noastre analitice la întreaga cantitate de material pe care încercăm să o sintetizăm într-o manieră robustă.”
John și-a invitat fratele mai mic la Houston. , știind că expertiza lui ar fi un plus în laborator. „Avem seturi de abilități complementare aproape prin design, unde evit să mă specializez în lucrurile pe care el le știe foarte bine și, de asemenea, evită domeniile pe care le cunosc foarte bine”, a spus el. . „Așa că formăm o echipă foarte solidă.
„De bază De altfel, am făcut legătura că sunetele potrivite corespund produsului potrivit, iar el a făcut legătura că diferitele sunete corespund diferitelor produse”, a spus el. „De asemenea, el este mult mai puternic decât mine în anumite tehnici de calcul, în timp ce eu sunt în primul rând un experimentator.”
Un microfon mic, de 31 USD de la Amazon, lipit de capul laserului și atașat la un telefon mobil în interiorul cabinetul laser preia sunetul pentru analiză.
„Frații au convertit modelul de sunet printr-o tehnică matematică numită transformată Fourier rapidă, astfel încât să poată obține date numerice din datele de sunet”, a spus Tour. „Prin unele calcule matematice, acele date pot fi un instrument analitic aproape instantaneu pentru a evalua tipul și puritatea produsului.”
John Li a spus că sunetele emise „oferă informații despre relaxarea aportului de energie atunci când laserul lovește proba și este absorbită, transmisă, împrăștiată, reflectată sau doar în general convertită în diferite tipuri de energie. Acest lucru ne permite să obținem informații locale despre proprietățile microstructurii grafenului, morfologiei și caracteristicile la scară nanometrică."
Turul rămâne impresionat de ingeniozitatea lor.
„Ceea ce au venit acești frați este uimitor”, a spus el. „Ei aud sunetele sintezei pe măsură ce este efectuată și, din aceasta, pot determina tipul și calitatea produsului aproape instantaneu. Aceasta ar putea fi o abordare importantă în timpul sintezei pentru a ghida parametrii de producție.”
El a spus analiza sunetului ar putea contribui la o serie de procese de fabricație, inclusiv încălzirea flash Joule din propriul laborator, o metodă de a face grafen și alte materiale din deșeuri, precum și sinterizarea, ingineria fazelor, ingineria deformarii, depunerea chimică a vaporilor, arderea, recoacere, tăiere cu laser, evoluție a gazelor, distilare și multe altele.
„Între expertiza experimentală a lui John și talentul matematic al lui Victor, echipa familiei este formidabilă”, a spus Tour. „Cea mai mare bucurie a mea este să ofer o atmosferă în care mințile tinere pot crea și înflori, iar în acest caz, au demonstrat experiență mult peste anii lor, John având doar 19 ani și Victor 17 la momentul descoperirii lor.”
Co-autorii lucrării sunt studenții absolvenți ai Rice, Jacob Beckham și Weiyin Chen, cercetătorul postdoctoral Bing Deng, absolventul Duy Luong și cercetătorul Carter Kittrell. Turul este T.T. și W.F. Catedră Chao în chimie, precum și profesor de informatică și de știința materialelor și nanoinginerie.
Comentarii:
Adauga Comentariu