هناك حاجة عملية للكشف عن العديد من الشوائب العضوية الموجودة في الهواء وفي مياه الشرب والتي تتواجد هناك بتراكيز منخفضة للغاية. وربما تكون نتائج دراسة جديدة من جامعة نوتردام في ولاية إنديانا بالولايات المتحدة الأمريكية مهمة لهذا الغرض.
استخدم علماء البحث تحليل رامان الطيفي المحسّن على السطح لاستغلال خصائص جسيمات الفضة النانوية لزيادة عتبة حساسية المستشعر الكيميائي. قام الباحثون بإعداد طبقة شبه موصلة من معدن الجرافين تتمتع بميزة واضحة: امتصاص الجزيئات العضوية على سطح الجرافين يزيد من التركيز المحلي للملوثات بالقرب من جزيئات الفضة.
قام الباحثون بفحص استخدام طبقات أكسيد الجرافين التي ترتبط بها جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية والجسيمات النانوية المعدنية على جانبي السطح. يقول الباحث الرئيسي: "إننا ندرس حاليًا إمكانية قياس كميات أقل من الملوثات في البيئة". "إن التحكم الصارم في حجم المعدن وقدرته على التحمل سيكون المفتاح لتحسين كفاءة أجهزة اختبار جودة المياه."
بعد تشعيع الضوء فوق البنفسجي، يتم احتجاز الإلكترونات من ثاني أكسيد التيتانيوم في طبقة من أكسيد الجرافين وتتسبب في اختزال الأيونات المعدنية إلى جسيمات معدنية نانوية. تتيح عملية تخطي الإلكترونات عبر طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم تصميم هياكل جديدة تتكون من جسيمات معدنية نانوية وأشباه الموصلات.
الجرافين، وهو شكل بلوري ثنائي الأبعاد من الكربون، معروف بقوته الميكانيكية الاستثنائية، وموصليته الحرارية والكهربائية العالية جدًا، واستخداماته في تطبيقات متنوعة. على الرغم من أن الخصائص الموصلة لطبقات الجرافين المثبتة على الأسطح المختلفة مفهومة جيدًا، إلا أن فريق الباحثين أثبت أن تدفق الإلكترونات لا يقتصر على مستوى ثنائي الأبعاد فقط. في هذه الحالة، يسمح قفز الإلكترونات من أحد جانبي الجرافين إلى الجانب الآخر باتصال محدد بين جسيمات الفضة النانوية في بنية ثلاثية الأبعاد.
ويشير الباحث الرئيسي إلى أن "التطبيق المحتمل الآخر لنتائج بحثنا هو في مجال إنتاج الوقود الشمسي بالتحفيز الضوئي". "على سبيل المثال، من خلال وضع جسيمات نانوية شبه موصلة على جانب واحد من طبقة الجرافين ومحفز معدني على الجانب الآخر، فمن الممكن إنشاء مجموعة متكاملة قادرة على تقسيم الماء بشكل انتقائي إلى أكسجين وهيدروجين." الأخبار المتعلقة بالدراسة
תגובה אחת
مثير للاهتمام. فقط لاحظ أن الرابط في النهاية لا يعمل