Ses hızının ötesinde! Küçük parçacıklar aşamalar arasında gidip gelebilir!
Brocade Park: Bu makale nanoteknoloji hakkındadır
Malzeme bilimi ve mühendisliği doçenti Richard Robinson, İsrail'deki İbrani Üniversitesi'nde tatildeyken, bir yüksek lisans öğrencisinden kendisine belirli büyüklükte nanoparçacıklar göndermesini istedi. Beni bulduklarında bir spektrometre ile ölçtüm ve bekle dedim, bana büyük parçacıklar değil, küçük parçacıklar verdin. Robinson, danışmanı kimya ve biyomoleküler mühendisliği alanında doktora öğrencisi Curtis Williamson ile yaptığı konuşmayı hatırladı. Uçuş sırasında bir dizi soruna ve deneylere neden olan bir şey olması gerektiğini anladık ve sonunda bu yeni keşfi aldık. Araştırmacılar, bu parçacıkların Ithaca'dan Kudüs'e yolculuk sırasında değiştiği sonucuna vardılar. Bu tanıma, inorganik malzemelerin farklı durumlar arasında neredeyse anında - ses hızından daha hızlı geçiş yapabildiği inorganik izomerizasyonun keşfedilmesine yol açtı.
Boko Park-Science Popularization: Bu keşif, bilinen organik moleküllerin faz geçişi ile dökme malzemelerin faz geçişi arasındaki boşluğu dolduruyor. Organik moleküllerin faz değişimi görüşü mümkün kılar ve dökme malzemelerin faz değişimi grafiti elmasa dönüştürür. Science dergisinde 15 Şubat'ta yayınlanan "Chemical Reversible Isomerization of Inorganic Clusters" makalesinin ortak yazarı Robinson şunları söyledi: Bulguları şaşırtıcı çünkü inorganik materyallerin organik moleküller gibi dönüştürülebileceği anlamına geliyor. Robinson şöyle dedi: İnorganik materyalin yeterince küçültüldüğünü gördük. Yüzeydeki az miktarda alkol veya nemden kaynaklanan iki ayrı faz arasında ileri geri atlamak kolaydır. Uçakta kargo kutusunda nem olması gerekir, bu nedenle numunenin fazı değişmiştir. Williamson makalenin ilk yazarı, kıdemli yazar Robinson, Smith Kimya ve Biyomoleküler Mühendislik Okulu'nda doçent olan Tobias Hanras ve Hebrew Üniversitesi'nde kimya profesörü olan Uri Banin ve Dr. Douglas Nawell.
Malzeme Bilimi ve Mühendisliği alanında doktora öğrencisi Andrew Nelson ve Hebrew Üniversitesi'nden Ido Hadar da katkıda bulundu. İki devlet arasında bir köprü kurulur, biri daha yavaş değişen büyük madde, diğeri ise tutarlı küçük organik maddedir. Şaşırtıcı bir şekilde, inorganik malzemelerin bir durumdan diğerine anında geçişini gördük, bu basit bir yüzey reaksiyonuyla başlar. İzomerizasyon - bir molekülün aynı atomlarla başka bir moleküle dönüşümü, ancak farklı bir düzenleme - doğada yaygındır. Genellikle, ışığın görmeyi mümkün kılmak için retinada moleküler dönüşüme neden olması veya zeytinyağı çok yüksek ısıtıldığında, sağlıksız trans yağa nasıl izomerize olması gibi, enerjideki bir artışla uyarılır. Grafit gibi dökme malzemeler de faz değiştirebilir, ancak moleküler seviyeden çok daha fazla enerji gerektirirler.
- İzomerizasyon, küçük organik moleküllerde (azobenzenin cis-trans dönüşümü gibi) iyi belgelenirken, yığın halinde inorganik katılar faz geçişleri sergiler. Nanokristaller boyut olarak küçük olsalar da, katı hal dönüştürme işlemi sırasında muazzam davranış sergilerler. Daha küçük bir uzunluk ölçeğinde, inorganik kümeler moleküller ve inorganik katılar şeklinde izomerleştirilir.Kırmızı ve mavi, iki farklı yapıyı gösterir. Resim: Bilim (2019) DOI: 10.1126 / science.aau9464
Dahası, bu değişim kademeli olarak gerçekleşir ve bu değişim, anlık bir değişimden ziyade maddenin geneline yayılacaktır. Geçmişte, daha büyük nanopartiküllerin faz değiştirme şeklinin, moleküler değişikliklerden ziyade dökme malzemedeki değişikliklere daha yakın olduğu bulunmuştur. Ancak Cornell Üniversitesi araştırma ekibi, Cornell'in yüksek enerjili senkrotron kaynağında daha küçük atom kümeleri gözlemlediğinde, ilk kez ayrı durumlar arasında hızlı değişiklikler gözlemlediler. Hanrath şöyle dedi: Sonunda bir yerden başka bir yere anında ve tutarlı bir şekilde değiştirilebilen yeni bir şey görüyoruz, onları yeterince küçültürseniz, inorganik maddeler kolayca ileri geri dönebilir, bu bir vahiy. Robinson şunları söyledi: Bir senkrotron kaynağı olmadan araştırmacılar atomun konumunu doğru bir şekilde belirleyemezlerdi. Senkrotron kaynağında, tüm x-ışını saçılmalarını kontrol etmek için tam ölçekli bir saçılma deneyi gerçekleştirildi ve atomun konumunu doğru bir şekilde belirlemelerine izin verildi.
Aynı zamanda, geliştirdikleri, sihirli boyutlu kümeler oluşturabilen yeni bir teknolojiden de yardım aldılar - bunun nedeni, "mükemmel" sayıda atoma sahip olmaları ve eklenememeleridir. Onları son derece kararlı kılan herhangi bir tek atom. Çok saf bir sihirli kütle yaratabilir. Bu nedenle alkol veya su ile reaksiyona girdiğinde, "ayrık bir durumdan başka bir duruma" çok saf bir geçiş görecektir. Araştırma, ancak gelecekteki olası uygulamalar, bu parçacıkları hesaplamada veya algılayıcılarda anahtar olarak kullanmayı içerir.Bu keşif, kuantum hesaplamada veya daha büyük nanopartiküller üretmek için bir tohum olarak da kullanılabilir.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Cornell Üniversitesi
Referans Dergi Literatürü: "Bilim"
DOI: 10.1126 / science.aau9464
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
