تبدیل شیشه به نیمه‌رسانای شفاف با لیزر

دانشمندان موفق شدند شیشه را با لیزر به نیمه رسانای شفاف تبدیل کنند که پیشرفت قابل توجهی است، زیرا این روش به مواد اضافی نیاز ندارد.

به گزارش ایسنا، گروهی از دانشمندان سوئیسی در مؤسسه پلی‌تکنیک فدرال لوزان(EPFL) و دانشمندان ژاپنی در مؤسسه توکیو(Tokyo Tech) کشف کردند که می‌توانند شیشه‌های معمولی را با استفاده از لیزر فمتوثانیه به یک نیمه‌رسانا تبدیل کنند که یک پیشرفت مهم در علم مواد است.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

به نقل از آی‌ای، این پژوهش که در مجله Physical Review Applied منتشر شده است، امکانات جدیدی را برای کاربردهای مختلف مانند پنجره‌های هوشمند و حسگرها فراهم کرده است.

شیشه تلوریت

دانشمندان به رفتار اتم‌ها در شیشه تلوریت علاقه‌مند بودند؛ شیشه‌ای که حاوی تلوریوم در مواجهه با پرتوهای فوق سریع نور لیزر پرانرژی است.

آنها در عین شگفتی متوجه شدند که لیزر، بلورهای کوچکی از تلوریوم و اکسید تلوریوم که هر دو موادی نیمه‌رسانا هستند، داخل شیشه، یعنی دقیقاً در جایی که نور به آن برخورد می‌کند، ایجاد می‌کند. این یافته حاکی از آن است که شیشه در معرض نور روز می‌تواند الکتریسیته تولید کند.

این تیم از این کشف هیجان زده شدند و شاهد پتانسیل ایجاد الگوهای بادوام روی سطح شیشه بودند که می‌توانند در هنگام روشن شدن، برق تولید کنند.

این یک پیشرفت قابل توجه است، زیرا این تکنیک به مواد اضافی نیاز ندارد و تنها چیزی که نیاز است، شیشه تلوریت و یک لیزر فمتوثانیه برای ایجاد یک ماده رسانای فعال نوری است.

ایو بلوارد از آزمایشگاه EPFL توضیح می‌دهد: تلوریم نیمه‌رساناست، بر اساس این یافته ما به این فکر کردیم که آیا می‌توان الگوهای بادوام روی سطح شیشه تلوریت نوشت که بتواند به طور قابل اعتمادی در مواجهه با نور، الکتریسیته ایجاد کند؟ پاسخ مثبت بود.

وی افزود: یک نکته جالب در این تکنیک این است که در این فرآیند به مواد اضافی نیاز نیست. تنها چیزی که شما نیاز دارید، شیشه تلوریت و یک لیزر فمتوثانیه برای ایجاد یک ماده رسانای فعال نوری است.

یک کشف انقلابی برای کاربردهای روزمره

تیم EPFL از شیشه تلوریت ارائه شده توسط همکارانشان در مؤسسه فناوری توکیو استفاده کرد و تخصص خود را در فناوری لیزر فمتوثانیه برای اصلاح شیشه و مطالعه اثر لیزر به کار برد.

آنها کشف کردند که با کشیدن یک الگوی خط ساده روی سطح یک دیسک شیشه‌ای تلوریت به قطر یک سانتی‌متر می‌توانند وسیله‌ای ایجاد کنند که می‌تواند جریانی را هنگام قرار گرفتن در معرض نور فرابنفش و طیف مرئی ایجاد کند و می‌تواند ماه‌ها بدون تخریب دوام بیاورد.

پتانسیل این کشف بسیار زیاد است و می‌تواند انقلابی در نحوه استفاده ما از شیشه‌ها در زندگی روزمره ایجاد کند. این تکنیک جدید می‌تواند پنجره‌های هوشمندی را توسعه دهد که می‌توانند برق تولید کنند و کاربردهای دیگری نیز داشته باشند.

ایو بلوارد می‌گوید: این فوق‌العاده است، ما شیشه را با استفاده از نور به نیمه‌رسانا تبدیل می‌کنیم. ما اساساً مواد را به چیز دیگری تبدیل می‌کنیم و شاید به رؤیای کیمیاگری نزدیک شویم.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: نیمه رسانا ليزر شرکت های دانش بنیان صندوق نوآوری و شکوفایی معاونت علمي و فناوري رياست جمهوري ناسا

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۶۱۹۰۲۳ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

ساخت آجر‌های هوشمند انرژی با استفاده از پسماند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، ، مهندسان دانشگاه RMIT آجر‌هایی با انرژی کارآمد ساخته اند که می‌تواند قبض برق را تا ۵ درصد کاهش دهد؛ دستاوردی که تولید کنندگان آجر با استفاده از آن می‌توانند در دمای پخت با جایگزینی خاک رس با مواد زائد، ۲۰ درصد در مصرف انرژی صرفه جویی کنند.

پژوهشگران برای ساخت این آجرها، با شرکت «ویسی» «Visy» بزرگترین شرکت بازیافت استرالیا، همکاری کردند که سالانه ۵۱۲ هزار تن ظروف و بطری‌های شیشه‌ای را بازیافت کرده و از آن‌ها ۳.۲ میلیارد بطری و شیشه می‌سازند.

محققان برای ساخت این آجر‌ها از مواد به درد نخوری که راهی سطل زباله شده اند مانند شیشه، قطعات کوچک و محصولات جانبی احتراق استفاده کردند. آن‌ها به عنوان جایگزینی برای خاک رس، حداقل از ۱۵ درصد زباله شیشه و ۲۰ درصد زباله جامد یا خاکستر سوخته استفاده کردند. 

«دیلان رابرت» «Dilan Robert»، سرپرست این گروه تحقیقاتی می‌گوید: سالانه حدود ۱.۴ تریلیون آجر در پروژه‌های ساختمانی در سطح جهان استفاده می‌شود. تولید آجر، انتشارات مضری از جمله دی اکسید کربن، دی اکسید گوگرد و کلر از خود به جا می‌گذارد که فشار جدی بر منابع طبیعی ما، به ویژه خاک رس وارد می‌آورد.

این پژوهشگران موفق شدند آجر‌هایی را در آزمایشگاه بسازند که شبیه آجر‌های ساخته شده در کارخانه‌های واقعی است. آن‌ها برای این کار از دستگاه پودرساز استفاده کردند تا خاک رُس را به اندازه مورد نیاز خرد کند.

سپس برای حذف رطوبت، خاک رس و پسماند را به مدت ۲۴ ساعت خشک کردند. مرحله بعدی شامل مخلوط کردن آن با مقدار مشخصی آب و فرآیند تراکم بود. برای جلوگیری از ترک خوردن ناشی از تبخیر آب در طی فرآیند پخت، آجر‌ها ابتدا در هوای محیط به مدت دو روز خشک و سپس به مدت ۲۴ ساعت پس از فشرده شدن در اجاق خشک شدند و مرحله نهایی فرایند، پخت در کوره بود.

«بیپلاب پریمنیک» (Biplob Pramanik) از مجریان این طرح گفت: این آجرها، تمام استاندارد‌های مربوط به ساختار، دوام و پایداری محیطی را تامین می‌کنند و استفاده از آن‌ها ایمن است. همچنین با تغییر فرمولاسیون ما، امکان تولید آجر‌های سبک وزن در طیف رنگی از سفید تا قرمز تیره نیز وجود دارد.

دمای پخت نهایی ۹۵۰ درجه سانتیگراد (۱۷۴۲ درجه فارنهایت) به عنوان مناسب‌ترین دمای پخت برای زیبایی شناسی انتخاب شد. همچنین در این دما، آجر‌ها به استحکام لازم برای مصارف ساخت و ساز می‌رسند. اندازه ذرات در خواص آن‌ها تاثیر دارد چراکه اندازه‌های ریزتر منجر به بهبود مقاومت فشاری بهتری می‌شود.

تمرکز این پژوهشگران بر روی مزایای اقتصادی استفاده از پسماند در تولید آجر و کاهش انتشار CO۲ بود. آجر‌های ساخته شده از ضایعات، ۲۴ درصد خواص حرارتی کمتری نسبت به آجر‌های معمولی دارند. همانطور که اشاره شد، آن‌ها برای پخته شدن به دمای کمتری نیاز دارند. این به معنای صرفه جویی ۱۵۸ هزار و ۴۶۰ دلاری با جلوگیری از انتشار ۴۱۷ تن CO۲ است.

آن‌ها معتقدند استفاده از زباله‌ها برای ساخت آجر با عایق اضافی، راه دیگری برای تحقق اقتصاد دایره‌ای است.

بر اساس این مطالعه، خاک رس در جهان در حال کاهش است و همچنین کوره‌های آجرپزی سالانه در سراسر جهان برای احتراق، ۳۷۵ میلیون تن زغال سنگ مصرف می‌کنند که معادل شش میلیون و ۷۰۲ هزار تن CO۲ است. از این رو، این راه حل ابتکاری می‌تواند از دو راه کمک کننده باشد: کاهش اثرات زیست محیطی و جایگزینی جزئی برای خاک رس.
نتایج این تحقیقات در نشریه Construction and Building Materials منتشر شده است.

انتهای پیام/