ग्राफीन नैनो-इंजन

यह सप्ताह ग्राफीन और अन्य नैनो-सामग्री के लागू अनुप्रयोगों से संबंधित समाचारों के लिए उपयोगी था। पहले एक अल्ट्रा-थिन ट्रांजिस्टर था , अब उसी पत्रिका में नैनो लेटर्स ने एक आणविक नैनो-मोटर के विकास पर एक लेख प्रकाशित किया, जिसमें ग्रेफीन की परत एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इस इंजन में पिस्टन और ClF ₃ अणुओं के रूप में काम करने वाले अत्यधिक लोचदार झिल्ली होते हैं, जो काम करने वाले तरल पदार्थ होते हैं। एक लेजर के प्रभाव में काम कर रहे द्रव का आयतन बदल जाता है। नैनो-इंजन 10 ⁶ Pa तक दबाव विकसित करता है और 10,000 से अधिक चक्रों को रोकता है।











इंजन में ClF _{3 के} समावेश के साथ ग्राफीन कण होते हैं। कार्बन परमाणुओं और ClF ₃ अणुओं के बीच, CF रासायनिक बांड उत्पन्न होते हैं जो आसानी से अलग हो सकते हैं। विशेष रूप से, ये बंधन 532 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ एक लेजर के साथ विकिरण द्वारा नष्ट हो जाते हैं। बांडों का विनाश इस तथ्य की ओर जाता है कि अणु कार्बन परमाणुओं से "दूर" जाने की कोशिश कर रहे हैं। नतीजतन, ग्राफीन परत के तहत दबाव बढ़ता है, ग्राफीन को सब्सट्रेट से अलग किया जाता है, और एक छाला (बुलबुला) बनता है। जब लेजर बंद कर दिया जाता है, तो ग्राफीन जल्दी से अपनी प्रारंभिक सपाट स्थिति में लौट आता है, क्योंकि ClF ₃ की प्रतिक्रियाशीलता बहुत अधिक है, और यह फिर से कार्बन परमाणुओं के साथ बॉन्ड बनाता है। ग्राफीन परत के तहत मात्रा में तेजी से वृद्धि कार्यशील तरल पदार्थ के विस्तार और आंतरिक दहन इंजन में पिस्टन के आंदोलन के बराबर है। इंजन की शक्ति को निर्धारित करने वाले प्रमुख पैरामीटर दबाव हैं जो इसे झेल सकते हैं, जो बदले में, झिल्ली सामग्री की लोच के मापांक, झिल्ली की गैस पारगम्यता और सब्सट्रेट को इसके आसंजन पर निर्भर करता है।







तरल ClF _{3 के} साथ इलाज किए गए ग्राफीन में, फ्लोरीन और कार्बन के बीच आयनिक बांड बनते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक फ्लोरीन परमाणु के लिए 1/6 छेद का एक सकारात्मक चार्ज बनता है। ऐसे आयनिक बंध आसानी से नष्ट हो सकते हैं, क्योंकि उनमें ~ 54 kJ / mol की बहुत छोटी ऊर्जा होती है। यह सहसंयोजक बंधन CF की ऊर्जा से लगभग दस गुना कम है। जब एक क्लेशिबल क्लिफ़ ₃ अणु अपने आयनिक बंधन को खो देता है, तो इससे ClF ₃ का संक्रमण गैस चरण में होता है और दबाव में तेजी से वृद्धि होती है। शोधकर्ताओं के अनुसार, आंतरिक दबाव ~ 23 एमपीए है। सब्सट्रेट से ग्राफीन के स्थानीय पृथक्करण के लिए ऐसा दबाव पर्याप्त है। ग्राफीन की उच्च शक्ति के कारण, जिसका यंग मापांक 1 टीपीए तक पहुंच सकता है, और कम गैस पारगम्यता, सभी गैस बुलबुले के अंदर रहती है। ग्राफीन के संरचनात्मक विश्लेषण से पता चला है कि 10 हजार चक्रों के बाद भी कोई संरचनात्मक गड़बड़ी नहीं होती है। लेखकों का मानना ​​है कि लेजर पल्स, बीम व्यास के मापदंडों के अनुकूलन के साथ-साथ सबसे कुशल "काम करने वाले तरल पदार्थ" का चयन करके इस तरह के इंजन की विशेषताओं में काफी सुधार किया जा सकता है।









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