Gas ultra cepat mengalir melalui pori-pori terkecil dalam membran setipis atom tunggal – memvalidasi persamaan dinamika fluida yang telah berusia berabad-abad

Para peneliti mendeteksi aliran yang sangat cepat melalui lubang skala atom di membran 2D dan memvalidasi persamaan dinamika fluida berusia seabad. Kredit: N Hasani dan MN-Amal, Universitas Shaheed Razi

Para peneliti di National Graphene Institute di University of Manchester dan University of Pennsylvania telah mengidentifikasi aliran gas yang sangat cepat melalui lubang skala atom di membran 2D dan memvalidasi persamaan dinamika fluida berusia seabad.

Para peneliti di National Graphene Institute di University of Manchester dan University of Pennsylvania telah mengidentifikasi aliran gas super cepat melalui lubang terkecil.Atom– Membran ini, diterbitkan dalam sebuah penelitian Kemajuan dalam sains.

Pekerjaan Penn, bersama dengan studi lain tentang pembuatan membran berpori-nano semacam itu, menjanjikan berbagai aplikasi, mulai dari pemurnian air dan gas hingga pemantauan kualitas udara dan pengumpulan energi.

Pada awal abad ke-20, fisikawan Denmark terkenal Martin Nodsen mengembangkan teori untuk menjelaskan aliran gas. Sistem baru pori-pori sempit yang muncul menantang deskripsi Nudsen tentang aliran gas, tetapi sistem tersebut efektif dan tidak diketahui pada tahap apa skala pengurangan tersebut bisa gagal.

Tim Manchester, yang dipimpin oleh Profesor Radha Boer bekerja sama dengan tim Universitas Pennsylvania yang dipimpin oleh Profesor Marija Drendier, telah menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa deskripsi Knudsen tampaknya benar hingga batas akhir nuklir.

Ilmu tentang elemen dua dimensi (2D) berkembang pesat dan sekarang menjadi rutin bagi para peneliti untuk membuat membran setipis satu atom. Di Pennsylvania, tim Profesor Drundy menemukan metode untuk mengebor lubang lebar di sebuah atom pada satu lapisan tungsten disulfida. Namun, pertanyaan penting tetap ada: untuk melihat apakah lubang skala atom memberikan dan mengoperasikan lubang skala atom tanpa melihatnya secara manual. Satu-satunya cara untuk memastikan apakah lubang itu ada dan dari ukuran yang diinginkan adalah dengan memeriksanya di bawah mikroskop elektron resolusi tinggi.

Tim Profesor Boer mengembangkan teknik untuk mengukur aliran gas melalui lubang nuklir dan akibatnya menggunakan aliran tersebut sebagai alat untuk menentukan kepadatan lubang. Dia berkata: “Meskipun tidak ada keraguan bahwa sains telah mampu melihat lubang atom dalam mikroskop yang canggih, sains menjadi sangat terbatas. Di sini kami memiliki perangkat yang memungkinkan kami tidak hanya mengukur aliran gas, tetapi juga menggunakan aliran tersebut sebagai panduan untuk memperkirakan berapa banyak lubang atom yang ada untuk memulai air mancur. “

J. Tiruraman, salah satu penulis studi tersebut, mengatakan: “Mampu secara eksperimental mencapai skala atom itu dan menyimpan gambaran yang akurat tentang struktur itu dapat membuat Anda lebih yakin bahwa itu adalah lubang dalam ukuran dan bentuk, sebuah tantangan.”

Profesor Drendy menambahkan: “Ada banyak fisika perangkat yang terlibat dalam menemukan sesuatu di laboratorium dan menciptakan membran yang dapat digunakan. Itu datang dengan kemajuan teknologi serta metode kami sendiri dan novel di sini adalah mengintegrasikannya ke dalam perangkat yang dapat Anda bawa ke luar negeri jika Anda mau. [to Manchester], Dan ukur. “

Dr Ashok Kerti, penulis utama lain dari tim Manchester, mengatakan: “Pemeriksaan manual pembentukan lubang nuklir di area membran yang luas itu melelahkan dan mungkin tidak ilmiah. Di sini kami menggunakan prinsip umum, jumlah gas yang dilewati membran adalah ukuran berapa harganya.

Aliran gas yang dihasilkan beberapa kali lipat lebih besar dari aliran yang diamati sebelumnya di lubang skala angstrom dalam literatur. Hubungan satu-ke-satu antara pencitraan mikroskop elektron (diukur secara lokal) dan aliran gas (diukur dalam skala besar) konsentrasi lubang atomik dihubungkan oleh penelitian ini dan diterbitkan oleh tim. Rekan penulis Manchester S. Darr menambahkan: “Anehnya, tidak ada / penghalang energi minimum untuk mengalir melalui lubang-lubang kecil.”

Profesor Boa menambahkan: “Kami sekarang memiliki cara yang ampuh untuk memastikan pembentukan lubang atom di area yang luas menggunakan aliran gas, yang merupakan langkah penting untuk mengikuti aplikasi potensial mereka di domain yang berbeda, termasuk pemisahan molekul, sensitisasi dan pemantauan ultrasound.” Massa jenis. “

Referensi: Jyoti Priyanka Tiruraman, Sidra Abbas Dar, Paul Masih Das, Nasim Hasani, Mehdi Nek-Amal, Ashok Kerti, Marija Drendik dan Boa Radha, 18 Desember 2020, “Gas Flow Through Atomic-Scale Apertures” Kemajuan dalam sains.
DOI: 10.1126 / sciadv.abc7927

Pekerjaan tersebut dilakukan melalui kolaborasi internasional dan melibatkan tim eksperimental dari Manchester dan Philadelphia, serta tim teoretis dari Universitas Shaheed Razi, Universitas Antwerp di Iran dan Belgia.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Diet junk food dapat meningkatkan risiko mengemudi berbahaya di antara pengemudi truk

Diet tidak sehat yang terkait dengan kelelahan yang lebih besar: Faktor kunci dalam peningkatan risiko kecelakaan, kata para peneliti. Pola makan yang tidak sehat dapat...

Fotosintesis buatan menjanjikan sumber energi yang bersih dan berkelanjutan

Manusia dapat melakukan banyak hal yang tidak dapat dilakukan oleh tumbuhan. Kita bisa berjalan, berbicara, mendengarkan, melihat dan menyentuh. Tetapi tanaman memiliki...

Es laut di pantai Arktik menipis secepat yang saya kira

Es Arktik yang menurun bisa dibilang salah satu korban terbesar perubahan iklim, dan dampaknya sangat luas, dari keadaan beruang kutub yang ikonik dan satwa...

Dinosaurus terbesar di Australia – “Titan Selatan” – baru saja memasuki buku rekor!

Kolaborasi Australia, "Titan Cooper Selatan." Penulis: Vlad Konstantinov, Scott Hoknul © Museum Sejarah Alam Eromanga Apa lapangan basket yang lebih tinggi dari b-double, dan...

Maju dengan roket SLS Moon raksasa, pertemuan dekat dengan Ganymede dan gerhana cincin api

Inti roket Space Launch System (SLS) seberat 188.000 pon telah naik ke peluncur bergerak, di antara dua pendorong roket padat. Kredit: NASA Bergerak maju...

Newsletter

Subscribe to stay updated.