ความสำเร็จในการเจาะแผ่นคาร์บอนแบบบางช่วยให้ สล็อตเว็บตรง แตกง่าย เซลล์เชื้อเพลิงดีขึ้นวัสดุที่บางที่สุดในโลกมีจุดอ่อนสำหรับโปรตอน
การทดลองใหม่เผยให้เห็นถึงแม้จะไม่สามารถซึมผ่านไปยังอะตอมและโมเลกุลทั้งหมดได้ แต่ฟิล์มคาร์บอนบางที่เรียกว่ากราฟีนก็ยอมให้โปรตอนผ่านเข้าไปได้ การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่ากราฟีนและวัสดุบางเฉียบที่คล้ายคลึงกันสามารถปรับปรุงเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้ ซึ่งต้องการสิ่งกีดขวางที่ช่วยให้โปรตอนเท่านั้นที่จะทะลุผ่านได้
Vikas Berry วิศวกรเคมีแห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ชิคาโกกล่าวว่า “เป็นงานที่ยอดเยี่ยมและเป็นผลลัพธ์ที่สำคัญมาก
กราฟีนถูกค้นพบในปี 2547 โดยนักฟิสิกส์ Andre Geim และ Konstantin Novoselov จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในอังกฤษ กราฟีนประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเพียงชั้นเดียวในรูปแบบรังผึ้ง นักฟิสิกส์ได้เรียนรู้อย่างรวดเร็วว่าวัสดุบางเฉียบดังกล่าวมีพฤติกรรมแตกต่างจากลูกพี่ลูกน้องที่หนากว่าของพวกเขาด้วยการแต่งหน้าทางเคมีแบบเดียวกัน ตัวอย่างเช่น กราฟีนนำไฟฟ้าได้ดีกว่าเพชรสัมพัทธ์คาร์บอนบริสุทธิ์มาก
คุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดประการหนึ่งของกราฟีนคือการไม่ซึมผ่านของก๊าซและของเหลวทั้งหมด แม้จะมีความหนาระดับนาโนเมตร แต่กราฟีนแผ่นเดียวก็ยังมีสิ่งกีดขวางที่น่าเกรงขามเนื่องจากฝูงอิเล็กตรอนหนาแน่นรอบๆ นิวเคลียสของคาร์บอน การคำนวณของนักทฤษฎีแนะนำว่าต้องใช้เวลาหลายสิบปีกว่าที่โปรตอนจะผ่านไป
ไม่สนใจการคาดการณ์ทางทฤษฎีที่เลวร้าย Geim และเพื่อนร่วมงานของเขาจึงตัดสินใจทดสอบการซึมผ่านของโปรตอนของกราฟีน นักวิจัยได้วางแผ่นกราฟีนระหว่างอิเล็กโทรดที่ทำจาก Nafion ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่นำโปรตอนแต่ไม่ใช่อิเล็กตรอน และวัดว่ากระแสประจุบวกไหลระหว่างอิเล็กโทรดหรือไม่ น่าแปลกที่ทีมงานตรวจพบกระแสคงที่ซึ่งพิสูจน์ว่าโปรตอนกำลังอพยพผ่านกราฟีน ปัจจุบันหยุดลงเมื่อนักวิจัยเพิ่มกราฟีนแผ่นที่สองโดยบอกว่าชั้นเพิ่มเติมปิดผนึกรูพรุนขนาดโปรตอนในแผ่นแรก ผลลัพธ์ ถูกโพ สต์ออนไลน์ 31 ตุลาคมที่ arXiv.org
Michael Strano วิศวกรเคมีของ MIT กล่าวว่า “มันเป็นเอกสารที่น่าอัศจรรย์จริงๆ เขาบอกว่านี่เป็นหลักฐานการทดลองแรกที่เขาเห็นว่ามีขนาดใหญ่กว่าอิเล็กตรอนสามารถทะลุผ่านแผ่นกราฟีนได้ ยกเว้นอนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงเพียงเล็กน้อย
ทีมของ Geim ยังลองใช้วัสดุบางเฉียบอื่นๆ เพื่อเป็นอุปสรรคระหว่างอิเล็กโทรด Nafion Berry รู้สึกตื่นเต้นเป็นพิเศษกับการซึมผ่านของโปรตอนสูงของโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม ซึ่งหนากว่ากราฟีนเล็กน้อย เขาวาดภาพโบรอนไนไตรด์แผ่นหนานาโนเมตรเป็นส่วนประกอบของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ซึ่งเปลี่ยนเชื้อเพลิงไฮโดรเจนให้เป็นไฟฟ้าและของเสียที่ไม่เป็นอันตราย เช่น น้ำ เซลล์เชื้อเพลิงเหล่านี้ต้องการเมมเบรนที่ทำจากวัสดุที่ช่วยให้โปรตอนผ่านเข้าไปได้ แต่ไม่มีอย่างอื่น ในขณะที่กราฟีนอาจพอดีกับใบเรียกเก็บเงิน Berry ตั้งข้อสังเกตว่าการนำไฟฟ้าสูงของอิเล็กตรอนอาจเป็นอุปสรรค แต่โบรอนไนไตรด์เป็นฉนวนไฟฟ้า ซึ่งทำให้แน่ใจว่ามีเพียงโปรตอนเท่านั้นที่เคลื่อนตัวผ่านสิ่งกีดขวาง
เครื่องตรวจจับแม่เหล็กระบุโปรตอนเดี่ยว
เทคนิคคล้าย MRI ในที่สุดก็สามารถสร้างภาพโมเลกุลทางชีววิทยาแต่ละโมเลกุลได้หมายเหตุบรรณาธิการ: การศึกษาที่อธิบายไว้ในบทความนี้ถูกถอนออก ใน วิทยาศาสตร์9 มกราคม2015 Daniel Rugar นักฟิสิกส์ของ IBM กล่าวว่าเมื่อเขาและทีมของเขาพยายามที่จะทำซ้ำการทดลอง พวกเขาตระหนักว่าสัญญาณของอะตอมเฉพาะในเพชร คาร์บอน-13 อาจถูกเข้าใจผิดว่าเป็นสัญญาณของโปรตอน จากการค้นพบนี้ ผู้เขียนการศึกษาสรุปว่าพวกเขาไม่มีหลักฐานเพียงพอที่จะอ้างสิทธิ์การตรวจหาโปรตอนตัวเดียว
อุปกรณ์คล้าย MRI ขนาดเล็กที่ทำจากเพชรได้สแกนโปรตอนตัวเดียว ซึ่งเป็นความสำเร็จที่เป็นก้าวสำคัญในการใช้การถ่ายภาพด้วยแม่เหล็กเพื่อดูไวรัส โปรตีน และวัตถุทางชีววิทยาระดับนาโนอื่นๆ ในเชิงลึก Daniel Rugar นักฟิสิกส์จาก IBM Almaden Research Center ในเมืองซานโฮเซ รัฐแคลิฟอร์เนีย กล่าวว่า “นับเป็นก้าวย่างที่ดีมาก”
อุปกรณ์ใหม่นี้ทำงานบนหลักการเดียวกับเครื่องสร้างภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กขนาดมหึมาในโรงพยาบาล: สนามแม่เหล็กแรงสูงจะปรับการหมุนของนิวเคลียสของไฮโดรเจน ซึ่งแต่ละอันประกอบด้วยโปรตอนเพียงตัวเดียว จากนั้นเครื่องจะปล่อยคลื่นวิทยุ นิวเคลียสของไฮโดรเจนดูดซับรังสีวิทยุและปล่อยรังสีอีกครั้งที่ความถี่ต่างกัน ซึ่งเครื่องสแกนสามารถตรวจจับและใช้เพื่อระบุตำแหน่งของไฮโดรเจน
MRI ทำงานได้เนื่องจากเนื้อเยื่อของมนุษย์ประกอบด้วยโมเลกุลของน้ำหลายล้านล้านโมเลกุล และนิวเคลียสของไฮโดรเจนด้วย นอกจากนี้ การตอบสนองของนิวเคลียสของไฮโดรเจนต่อสนามแม่เหล็กจะแตกต่างกันเล็กน้อยขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ทำให้ช่างเทคนิคสามารถแยกแยะระหว่างกระดูก ไขมัน และเนื้อเยื่อได้
ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา นักฟิสิกส์ได้พยายามลดขนาด MRI ลงเพื่อให้เห็นภาพระดับนาโน “เราต้องการใช้เทคนิค MRI ในการศึกษาไวรัส เซลล์ และโมเลกุลแต่ละตัว” Christian Degen นักฟิสิกส์สถานะของแข็งที่ ETH Zurich กล่าว ในปี 2009 เขาเป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ใช้เซ็นเซอร์แม่เหล็กเพื่อสร้างภาพไวรัสที่ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนประมาณ 10,000 อะตอม สล็อตเว็บตรง แตกง่าย / ซีรีย์จีน พากย์ไทย
