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2-डी स्तरित डिवाइस परिशुद्धता के साथ स्वयं इकट्ठा कर सकते हैं

Anonim

स्क्विड-प्रेरित प्रोटीन 2 डी सामग्रियों के प्रोग्राममेबल असेंबलर के रूप में कार्य कर सकते हैं, जैसे ग्रेफेन ऑक्साइड, लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों और मैकेनिकल एक्ट्यूएटर समेत उच्च दक्षता उपकरणों के लिए उपयुक्त परतों के बीच मिनी स्पेसिंग के साथ हाइब्रिड सामग्री बनाने के लिए, पेन की एक अंतःविषय टीम के अनुसार राज्य शोधकर्ताओं।

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"2 डी स्तरित सामग्री वैक्यूम (रासायनिक वाष्प) जमावट द्वारा बनाई जा सकती है, " मेलिक सी डेमरेरल, पियर्स विकास प्रोफेसर और इंजीनियरिंग विज्ञान और मैकेनिक्स के प्रोफेसर ने कहा। "लेकिन प्रक्रिया महंगी है और इसमें काफी समय लगता है। रासायनिक वाष्प जमा करने के साथ समस्या यह भी है कि हम बड़े पैमाने पर नहीं बढ़ सकते हैं।"

ग्रैफेन ऑक्साइड जैसी सामग्री एक सादे में जुड़े अणुओं की एकल परतों से बना होती है। जबकि चादर की लंबाई और चौड़ाई कुछ भी हो सकती है, ऊंचाई केवल एक अणु की है। उपयोग करने योग्य कंपोजिट्स और उपकरणों को बनाने के लिए, 2 डी सामग्री को समान चादरों के ढेर या विनिर्देश के लिए अलग-अलग संरचना की चादरों के संयोजनों में रखा जाना चाहिए। मॉरीसिओ टेरोन के साथ, भौतिकी, रसायन शास्त्र और सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के प्रोफेसर, और 2 डी परमाणु केंद्र, पेन स्टेट, डेमरेरल और उनकी टीम के निदेशक वर्तमान में एक विलायक दृष्टिकोण का उपयोग करके समान सामग्रियों की चादरें ढेर करने की सोच रहे हैं।

डेमरेरल ने कहा, "विलायक दृष्टिकोण का उपयोग करके अणु आत्म-संयोजन, स्व-उपचार और लचीला होते हैं।" "वर्तमान में हम समान परतों को ढेर कर रहे हैं, लेकिन उन्हें समान नहीं होना चाहिए।"

विलायक प्रौद्योगिकी का उपयोग करके इन आणविक कंपोजिट्स को बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने स्क्विड रिंग दांतों में पाए जाने वाले प्रोटीन के बाद पैटर्न वाले सिंथेटिक पॉलिमर के साथ ग्रैफेन ऑक्साइड की चादरें जोड़ दीं। प्रोटीन स्ट्रैंड का एक छोर एक ग्रैफेन ऑक्साइड शीट के किनारे से जुड़ा होता है और दूसरा अंत दूसरे ग्रैफेन डाइऑक्साइड शीट के किनारे से जुड़ा होता है। Graphene ऑक्साइड की चादरें चादरों के किनारों को जोड़ने प्रोटीन के साथ ढेर करने के लिए स्वयं इकट्ठा। इन तेंदुए की प्रोटीन दोहराएं - उनके आणविक वजन - चादरों के बीच की दूरी निर्धारित करता है।

डेमरेरल ने कहा, "अब तक, कोई भी संयुक्त परतों को 1 नैनोमीटर से करीब ढेर करने में सक्षम नहीं है"। "हम उसी प्रोटीन के सही आणविक भार को चुनकर 0.4, 0.6 या 0.9 नैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन के साथ परमाणु परिशुद्धता पर ढेर कर सकते हैं। सम्मानपूर्वक।"

शोधकर्ताओं ने बिमोरफ थर्मल एक्ट्यूएटर बनाकर छोटे उपकरणों को बनाने के लिए इस सामग्री की क्षमता का परीक्षण किया। एक बिमोर्फ एक्टिवेटर दो अलग-अलग परतों से बना सामग्री का एक छोटा टुकड़ा है और सतह पर लंबवत रखा जाता है। सक्रिय होने पर, आमतौर पर एक विद्युत प्रवाह द्वारा, बिमोर्फ एक्ट्यूएटर लंबवत से झुकता है।

शोधकर्ताओं ने कार्बन के जुलाई अंक में रिपोर्ट की है कि "इन उपन्यास आणविक समग्र बिमोर्फ एक्ट्यूएटर वोल्टेज पर थर्मल एक्ट्यूएशन को लगभग 2 वोल्ट के रूप में कम कर सकते हैं, और वे थोक ग्रैफेन ऑक्साइड और टंडेम दोहराने के द्वारा एकत्रित नियमित बिमोरफ एक्ट्यूएटर की तुलना में ऊर्जा दक्षता 18 गुना बेहतर दावा करते हैं। फिल्मों। " उनका मानना ​​है कि उच्च आणविक वजन प्रोटीन बहुत अधिक विस्थापन तक पहुंच सकता है।

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कहानी स्रोत:

पेन स्टेट द्वारा प्रदान की जाने वाली सामग्री। नोट: सामग्री शैली और लंबाई के लिए संपादित किया जा सकता है।


जर्नल संदर्भ :

  1. मर्ट वूरल, यू लेई, अब्दोन पेना-फ्रांसेश, हुइहुन जंग, बेंजामिन एलन, मॉरीसियो टेरोन, मेलिक सी डेमरेरल। कुशल bimorph actuators के लिए graphene ऑक्साइड के साथ tandem प्रोटीन के प्रोग्राम करने योग्य आणविक compositesकार्बन, 2017; 118: 404 डीओआई: 10.1016 / जे। कार्बन.2017.03.053