n
nمحققان دانشگاه اومیوی سوئد با همکاری دو دانشمند ایرانی و تیمی از محققان دانشگاه اپسالا و دانشگاه استکهلم در مطالعه جدیدی نشان دادند چگونه گرافن آلاییده به نیتروژن میتواند با چسباندن نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن بر روی سطح ورقههای گرافن به نانواسکرولهای ارشمیدسی کامل تبدیل شود.
n
n
n
nبه گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، ماده جدید میتواند دارای ویژگیهای مطلوبی برای استفاده به عنوان الکترود در باتریهای لیتیم-یون باشد.
n
n
n
nگرافن یکی از جالبترین مواد برای کاربردهای آتی در همه حوزهها از ابزار الکترونیکی با عملکرد بالا گرفته تا اجزای نوری و مواد انعطاف پذیر و قوی است.
n
n
”
————————————-
nگرافن معمولی از ورقههای کربنی ساخته شده که دارای ضخامت لایههای اندک یا منفرد اتمی هستند.
n
n
n
nمحققان تیم علمی حاضر در این پروژه با همکاری حمیدرضا برزگر و تیوا شریفی، گرافن را با جایگزینکردن تعدادی از اتمهای کربن با اتمهای نیتروژن اصلاح کردند.
n
n
n
nآنها در فرایندی راهبردی به مکانهای نگهدارنده برای نانوذرات اکسید آهن که بر روی صفحات گرافن تزئین شده بودند، دست یافتند.
n
n
n
nدر فرایند تزئین (دکوراسیون) میتوان نوع نانوذرات اکسیدآهن که بر روی سطح گرافن شکل گرفتهاند را کنترل کرد، به طوری که آنها یا هماتیت (شکل سرخرنگی از اکسید آهن که اغلب در طبیعت یافت میشود) یا maghemite که شکل مغناطیسیتر و کمثباتتر اکسید آهن است را شکل دهند.
n
n
n
nتوماس واگبرگ، استاد ارشد گروه فیزیک دانشگاه اومیو و همکارانش مشاهده کردند هنگامی که گرافن توسط maghemite تزئین میشود، ورقههای گرافن به طور آنی شروع به غلتیدن به نانواسکرولهای ارشمیدسی کامل میکنند، اما هنگامی که توسط نانوذرات کمتر مغناطیسی هماتیت تزئین میشوند، گرافن مانند صفحات باز باقی میماند.
n
n
n
nنانواسکرولها میتوانند به عنوان "رولهای سوئیسی" سنتی تجسمبخشی شوند که در آن کیک-اسفنج نماینده گرافن است و پرکننده کرمی، نانوذرات اکسید آهن است. با این حال، نانواسکرولهای گرافن حدود یک میلیون بار نازکتر هستند.
n
n
n
nاین مطالعه نشان میدهد که تعامل مغناطیسی بین نانوذرات اکسید آهن یکی از اثرات اصلی شکلگیری اسکرول است.
n
n
n
nتحقیق مزبور همچنین نشان میدهد نواقص نیتروژن در شبکه گرافن برای هر ثباتپذیری تعداد بالایی از نانوذرات maghemit ضروری است و همچنین مسوول «خمشدن» (buckling) ورقههای گرافن و بنابراین پایینآوردن انرژی شکلگیری نانواسکرولها است.
n
n
n
nفرایند انجامشده فوقالعاده کارآمد است و تقریبا 100 درصد ورقههای گرافن اسکرول میشوند.
n
n
n
nپس از دکوراسیون با ذراتmaghemite، تیم تحقیقاتی هیچ ورقه گرافن بازی را مشاهده نکرد.
n
n
n
nافزون بر این، دانشمندان نشان دادند که با حذف نانوذرات اکسید آهن توسط رفتار اسیدی، نانواسکرولها باز هم باز میشوند و به ورقههای گرافن منفرد بازمیگردند.
n
n
n
nعلاوه بر افزودن درک بنیادین فیزیک و شیمی گرافن و نانوذرات آلاییده به نیتروژن، دانشمندان دریافتند نانواسکرولهای گرافن آلاییده به نیتروژن دارای مشخصههای مطلوبی برای کاربرد به عنوان الکترود در باتریهای لیتیم-یون هستند که یکی از مهمترین باتریها برای مصارف روزانه در ابزار الکترونیکی است.
n
n
n
nجزئیات این مطالعه در Nature Communications منتشر شد.
‘