Ultra-Mabilis na Daloy ng Gas Sa Pamamagitan ng Pinakamaliit na Butas sa Single-Atom Thin Membranes – Pinatutunayan ang Equation ng Centennial Fluid Dynamics

Natuklasan ng mga mananaliksik ang napakabilis na pag-agos ng gas sa pamamagitan ng mga butas na sukat ng atomic sa 2D membrane at kumpirmahin ang isang siglo na pagkakatawang likido ng dynamics. Kredito: N Hassani & M N-Amal, Shahid Rajee University

Ang mga mananaliksik mula sa National Graphene Institute sa Unibersidad ng Manchester at Unibersidad ng Pennsylvania ay nakakita ng mga napakabilis na daloy ng gas sa pamamagitan ng mga antas ng atomic-scale sa 2D na lamad at kumpirmahin ang isang siglo na gulang na equation ng dynamics ng likido.

Ang mga mananaliksik mula sa National Graphene Institute sa University of Manchester at University of Pennsylvania ay nakakita ng napakabilis na daloy ng gas sa pamamagitan ng pinakamaliit na butas.atomo– manipis na lamad, Mga Pagsulong sa Agham.

Pati na rin ang isa pang gawain mula sa Penn sa paglikha ng naturang mga nanoporous membrane, nangangako ito para sa maraming mga lugar ng aplikasyon, mula sa paglilinis ng tubig at gas hanggang sa pagsubaybay sa kalidad ng hangin at pag-aani ng enerhiya.

Noong unang bahagi ng ika-20 siglo, ang bantog na pisiko ng Denmark na si Martin Knudsen ay bumuo ng mga teorya upang ilarawan ang mga daloy ng gas. Ang mga umuusbong na bagong makitid na butas na sistema ay hinamon ang mga kahulugan ng Knudsen ng mga daloy ng gas, ngunit nanatili itong wasto at hindi alam sa kung anong sukat ang maaari nilang mabigo.

Ang koponan ng Manchester, na pinangunahan ni Propesor Radha Boya, kasama ang koponan ng Unibersidad ng Pennsylvania na pinangunahan ni Propesor Marija Drndić, ay nagpakita sa kauna-unahang pagkakataon na ang kahulugan ni Knudsen ay mukhang tama sa huling hangganan ng atom.

Ang agham ng mga materyales na may dalawang dimensional (2D) ay mabilis na sumusulong, at ang paggawa ng mga solong-atom na lamad ay gawain na ngayon para sa mga mananaliksik. Ang pangkat ni Propesor Drndić sa Pennsylvania ay bumuo ng isang pamamaraan para sa paggawa ng mga butas na may isang atom na lapad sa isang solong layer ng tungsten disulfide. Gayunpaman, nananatili ang isang mahalagang katanungan: upang suriin kung ang mga butas ng antas ng atomic ay maaaring makapasa nang walang taros nang isa-isa nang manu-mano. Dati, ang tanging paraan lamang upang mapatunayan kung ang mga butas ay naroroon at ng inilaan na laki ay upang suriin ang mga ito sa isang mataas na resolusyon ng electron microscope.

Ang koponan ni Propesor Boya ay bumuo ng isang pamamaraan para sa pagsukat ng daloy ng gas sa mga butas ng atomic, at pagkatapos ay ginamit ang daloy bilang isang tool upang masukat ang density ng butas. Sinabi niya: “Habang walang duda na ang paningin ay paniniwala, ang agham ay limitado sa kakayahang makita lamang ang mga atomic pores sa ilalim ng isang magarbong mikroskopyo. Narito mayroon kaming mga instrumento na hindi lamang masusukat ang mga daloy ng gas, ngunit gagamitin din ang mga daloy bilang gabay upang tantyahin kung gaano karaming mga butas ng atomic ang magsisimula sa lamad. “

Si J Thiruraman, isa sa mga unang may-akda ng pag-aaral, ay nagsabi: “Upang ma-eksperimentong maabot ang antas ng atomic na ito at makakuha ng imaging ng istrakturang ito nang may katumpakan, upang mas maging tiwala ka na mayroong isang butas na may ganitong laki at hugis ng hamon.”

Idinagdag ni Propesor Drndić: “Maraming physics ng aparato sa pagitan ng paghahanap ng isang bagay sa lab at paglikha ng isang magagamit na lamad. Sumama ito sa pagsulong ng teknolohiya at ng aming sariling pamamaraan, at kung ano ang bago dito ay isama ito sa isang aparato na maaari mong talagang kunin, lumipat sa karagatan kung nais mo. [to Manchester]at sukatin. “

Ang isa pang nangungunang may-akda mula sa koponan ng Manchester na si Dr. Sinabi ni Ashok Keerthi: “Mano-manong pinag-aaralan ang pagbuo ng mga butas ng atomic sa malalaking lugar sa isang lamad ay matrabaho at posibleng hindi praktikal. Dito ginagamit namin ang isang simpleng prinsipyo, ang dami ng gas na dumadaan sa lamad ay isang sukatan kung gaano kalalim ang butas nito. “

Ang mga nagresultang gas stream ay maraming beses na mas malaki kaysa sa naunang naobserbahan sa angstrom scale pores sa panitikan. Ang isa-sa-isang ugnayan ng mga density ng atomic aperture mula sa paghahatid ng electron microscopy imaging (lokal na sinusukat) at mga daloy ng gas (sinusukat sa isang malaking sukat) ay pinagsama ng pag-aaral na ito at na-publish ng koponan. Si S Dar, isang kapwa may-akda mula sa Manchester, ay nagdagdag: “Nakakagulat, walang / minimum na hadlang sa enerhiya na dumadaloy sa mga maliliit na butas.”

Sinabi ni Propesor Boya, “Mayroon kaming isang matibay na pamamaraan upang mapatunayan ang pagbuo ng atomic aperture sa malalaking lugar na gumagamit ng mga natitirang gas stream. mababang konsentrasyon. “

Sanggunian: “Gas flow through atomic-scale openings” nina Jothi Priyanka Thiruraman, Sidra Abbas Dar, Paul Masih Das, Nasim Hassani, Mehdi Neek-Amal, Ashok Keerthi, Marija Drndic at Boya Radha, 18 Dis 2020, Mga Pagsulong sa Agham.
DOI: 10.1126 / sciadv.abc7927

Ang gawaing ito ay isinagawa sa isang pakikipagtulungan sa internasyonal at may kasamang mga pangkat ng pang-eksperimentong mula sa Manchester at Philadelphia, at mga pangkat na panteorya mula sa Shahid Rajee University, Iran at University of Antwerp, Belgium.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang paglulunsad ng NASA Walnops rocket ay makikita sa East America

Mapa ng visibility ng Kinnet-X. Kredito: NASA A. Mission upang tuklasin ang transportasyon sa kalawakan gamit ang enerhiya a NASA Ang rocket na tunog...

Bakit kaya mahirap magamot ang COVID-19? Isang Komprehensibong Pagsuri sa Alam Namin

Lumalagong Mga Punto ng Katibayan ng Hindi Karaniwang Nakakahawang Profile Isang komprehensibong pagsusuri ng alam namin COVID-19 at kung paano ito gumagana ay nagmumungkahi na...

Nakikita ng NASA ang mga alon sa ibabaw ng dagat [Video]

Ang mga alon sa loob, o mga papasok na alon, ay maaaring umabot ng daan-daang mga paa sa ibaba ng ibabaw ng karagatan, ngunit...

Mga Kamangha-manghang Dinosauro na Naghahanap ng Kadiliman

Muling pagbuo ng Shuvuuia deserti artist. Kredito: Viktor Radermaker Ang maliit na dinosauro na nakatira sa disyerto ng Shuvuuia ay may natatanging paningin at...

Ang “Molecular glue” ay nagdaragdag ng kahusayan at ginagawang mas maaasahan ang pereskite solar cells sa paglipas ng panahon

Ginamit ng mga mananaliksik ang self-assemble na solong-layer na "molekular na pandikit" upang patigasin ang mga interface sa pereskite solar cells upang gawing mas...

Newsletter

Subscribe to stay updated.