"Manyetik dokunuşun" gücü
Manyetik alanlar söz konusu olduğunda, insanlar önce dünyayı düşünür, değil mi? Evet, dünyanın etrafında büyük bir manyetik alan var, insanlar buna "toprak manyetik alanı" diyor.
Şekil 1 Dünyanın manyetik alanı (İnternetten alınan resim)
Dünyanın manyetik alanı aslında çok zayıftır, sadece yaklaşık 0,5 Gauss, bir mıknatıs kadar güçlü değildir. Ancak bu zayıf manyetik alanı küçümsememelisiniz, doğadan insanlığa değerli bir armağandır.
Bilim ve teknolojinin sürekli gelişmesiyle birlikte, insanlar dünyayı değiştirmek için manyetik alanları aktif olarak kullanmaya başlamışlardır.Örneğin, tıp alanında nükleer manyetik rezonans teknolojisi ve ulaşım alanında manyetik kaldırma treninin icadı insanlığa büyük fayda sağlamıştır.
Şekil 2 Manyetik alan uygulaması (İnternetten resim)
Manyetik alan, dünyayı sessizce değiştirmek için şeyleri nemlendiriyor
Manyetik alan görünmez ve soyuttur, ancak malzemeyi nemlendirebilir ve enerjiyi maddenin moleküler ve atomik ölçeklerine temassız olarak aktarabilir, karşılık gelen kimyasal bağın gevşemesine, elementin değerlik durumunun değişmesine ve yeni fiziksel ve kimyasal değişikliklere neden olarak atomu değiştirmesine neden olabilir. Moleküllerin hizalanması ve yer değiştirmesi gibi davranışlar malzemenin mikro yapısını ve performansını etkiler.
Manyetik alanın çok büyük bir etkisi var, malzemelerin sentezinde ve hazırlanmasında nasıl bir rol oynuyor?
Güçlü bir manyetik alanda malzeme tarafından üretilen "manyetostatik enerji" sentez sürecindeki malzemenin "serbest enerjisini" değiştirecek, malzemenin çekirdeklenme oranını ve seçiciliğini etkileyecek, tane büyümesi için ek itici güç sağlayacak ve hatta yeni Doğada istikrarlı bir şekilde var olamayan maddi sistem veya yarı kararlı faz.
Manyetik alanın malzeme sentezi ve hazırlama sürecindeki önemli etkisine dayanarak, Avrupa, Amerika ve Japonya gibi ülkeler, manyetik alan altındaki malzemelerin sentezini ve hazırlanmasını çok önemli bir teknik araç olarak almışlar ve "manyetik plastik mühendisliği" yani manyetik kullanımı İstenilen performansı elde etmek için şekillendirme yapın.
Molibden disülfidin ikiz kardeşi (MoS2)
Molibden disülfür (MoS2) hakkında konuşalım. MoS2, grafen benzeri bir yapıya sahip tipik bir katmanlı geçiş metali dikalkojenit bileşiğidir.Fotoelektrik, kataliz ve enerji depolama gibi birçok alanda geniş bir uygulama alanına sahiptir.Son yıllarda malzeme bilimi araştırmalarında sıcak bir noktadır.
MoS2, birçok tek katmandan oluşan bir yığın olup, katmanlar zayıf van der Waals kuvvetleri tarafından birleştirilir. Her bir katman, sandviç benzeri katmanlı bir yapı oluşturmak için istiflenmiş iki kat kükürt (S) atomu ve bir kat molibden (Mo) atomundan oluşur.
MoS2, tek bir katmanda kükürt (S) atomları ile molibden (Mo) atomlarının göreceli konumlarındaki küçük farklılığa göre, birden çok kristal faza bölünmüştür. En yaygın olanları 2H fazı ve 1T fazıdır, bunları bir çift ikiz kardeşle canlı bir şekilde karşılaştırabiliriz. İkiz kardeşlerin nasıl göründüğüne bakılmaksızın, "mizaçları" oldukça farklıdır.
2H fazı yarı iletkendir ve 1T fazı bir metaldir Aralarındaki iletkenlik farkı 10 milyon kattır! 2H fazı nispeten kararlı iken 1T fazı yarı kararlıdır, bu da doğada 1T fazı olmadığı anlamına gelir.
Şekil 32H faz MoS2 ve 1T faz MoS2 yapısının şematik diyagramı (İnternetten resim)
1T-faz MoS2 mükemmel elektrik iletkenliğine sahiptir ve elektrokimyasal enerji depolama, kataliz ve diğer alanlarda olağanüstü uygulamalara sahiptir. Bilim adamları, kararlı, yüksek saflıkta 1T fazı MoS2 elde etmenin çeşitli yollarını bulmak için beyinlerini harap ediyorlar.
Kararlı 1T fazı MoS2 nasıl elde edilir?
Bilim adamları, 2H fazı MoS2'nin manyetik olmadığını, 1T fazı MoS2'nin ise manyetik olduğunu buldu. 1T ve 2H fazları arasındaki farklı manyetik özellikleri hesaba katarak, güçlü bir manyetik alan altında MoS2 sentezi sırasında farklı manyetik özelliklerin neden olduğu manyetik serbest enerji terimi, MoS2 sisteminin kristal faz mühendisliğini gerçekleştirmek için MoS2'nin kristal fazını etkili bir şekilde kontrol edebilir.
Şekil 4 Kendi kendine yapılan 10T güçlü manyetik alan cihazı
Birkaç gün önce, Çin Bilimler Akademisi, Hefei Malzeme Bilimi Enstitüsü, Katı Hal Fiziği Enstitüsü'nden Araştırmacı Zhu Xuebin'in araştırma ekibi, kendi inşa ettiği 100.000 gauss düzeyinde güçlü bir manyetik alan üzerinde hidrotermal yöntemle MoS2'nin hazırlanması üzerine araştırma yaptı. Faz 1T-MoS2 malzemesi. Yüksek Manyetik Alan Merkezi, Wollongong Üniversitesi, Avustralya ve Katı Hal Araştırma Enstitüsü'nden Araştırmacı Liang Changhao'nun araştırma ekibiyle işbirliği yaptı ve ACS Nano'daki makaleyi yayınladı (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b07744).
Bu süper iletken mıknatıs 100.000 Gauss'a kadar manyetik alan ekleyebilir. 100.000 Gauss ne kadar büyük? Dünyanın manyetik alanıyla karşılaştırıldığında, dünyanın manyetik alanının yaklaşık 200.000 katıdır. Mıknatısın açıklığı 200 mm'dir ve soğutma suyu sirkülasyon sistemli manyetik olmayan ısıtma ceketi, mıknatısın açıklığına dikey olarak yerleştirilebilir ve sıcaklık kontrol cihazı ile ısıtılabilir.
Şekil 5 Manyetik alan içeren ve içermeyen MoS2 ürünlerinin kristal yapılarının karşılaştırılması
Araştırma sonuçları, MoS2'nin kristal faz modülasyonunun, harici gelişmiş manyetik alan koşulu altında elde edilebileceğini göstermektedir. Uygulanan manyetik alanın şiddeti arttıkça sentetik malzemedeki 1T faz oranı kademeli olarak artar Uygulanan manyetik alan 90,000 Gauss olduğunda saf faz 1T faz MoS2 elde edilebilir.
Daha da önemlisi, güçlü manyetik alan hidrotermal yöntemi ile sentezlenen 1T fazı MoS2 oldukça kararlıdır ve bir yıl boyunca atmosfere yerleştirilse bile önemli bir bozulma görülmez.
Bu yöntem, oldukça kararlı saf faz 1T faz geçiş metali dikalkojen bileşikleri hazırlamak için önemli bir yol sağlar. Aynı zamanda güçlü manyetik alanlar altında malzeme sentez teknolojisi için önemli bir referans sağlar.
Kaynak: Hefei Malzeme Bilimi Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
