وسایل الکترونیکی میتوانند روی درختان رشد کنند!
وسایل الکترونیکی به لطف نیمه رسانا کاغذی نانوسلولز میتوانند روی درختان رشد کنند.
نانومواد نیمه رسانا با ساختارهای شبکه سه بعدی دارای سطح بالا و منافذ زیادی هستند که آنها را برای کاربردهایی مانند جذب، جداسازی و سنجش عالی میکند.
با این حال، کنترل همزمان خواص الکتریکی و ایجاد ساختارهای مفید در مقیاس کوچک و بزرگ، در حالی که دستیابی به عملکرد عالی و تطبیق پذیری نهایی، همچنان چالش برانگیز است.
اکنون، محققان دانشگاه اوزاکا، با همکاری دانشگاه توکیو، دانشگاه کیوشو و دانشگاه اوکایاما، یک نیمههادی کاغذی نانوسلولزی ساختهاند که هم قابلیت طراحی ساختارهای سه بعدی در مقیاس نانو میکرو-ماکرو و هم قابلیت تنظیم گسترده خواص الکتریکی را فراهم می کند که این یافتههای آنها در ACS Nano منتشر شده است.
سلولز یک ماده طبیعی و آسان است که از چوب به دست میآید. نانوالیاف سلولزی (نانو سلولز) را میتوان به صفحات کاغذ نانوسلولزی انعطاف پذیر (نانوکاغذ) با ابعادی مانند ابعاد استاندارد A4 تبدیل کرد.
نانوکاغد جریان الکتریکی را هدایت نمی کند، با این حال گرمایش میتواند خواص رسانایی را معرفی کند اما متأسفانه، این قرار گرفتن در معرض گرما میتواند ساختار نانو را نیز مختل کند.
بنابراین محققان یک فرآیند تصفیه ابداع کردهاند که به آنها اجازه میدهد نانوکاغذ را بدون آسیب رساندن به ساختار کاغذ از مقیاس نانو تا مقیاس ماکرو گرم کنند.
هیروتاکا کوگا، نویسنده این مطالعه توضیح می دهد: «یک ویژگی مهم برای نیمه هادی نانوکاغذ، قابلیت تنظیم است، زیرا این امکان را به دستگاه ها میدهد تا برای کاربردهای خاص طراحی شوند.
ما از یک تیمار ید استفاده کردیم که برای محافظت از نانوساختار نانوکاغذ بسیار مؤثر بود. ترکیب آن با خشککردن (کنترلشده) فضایی به این معنی بود که تیمار پیرولیز(تجزیه در اثر حرارت) ساختارهای طراحیشده را تغییر اساسی نمیدهد و دمای انتخابشده میتواند برای کنترل خواص الکتریکی استفاده شود.»
محققان از تکنیکهای اوریگامی (تا کردن کاغذ) و کیریگامی (برش کاغذ) برای ارائه نمونههای پربازی از انعطافپذیری کاغذ نانو در سطح کلان استفاده کردند.
یک پرنده و جعبه به شکلهایی تا شده بودند که شامل سیب و دانههای برف میشد و ساختارهای پیچیدهتری با برش لیزری تولید شد.
این سطح جزئیات ممکن و همچنین عدم آسیب ناشی از عملیات حرارتی را نشان داد.
نمونههایی از کاربردهای موفق نشان میدهند که حسگرهای نیمهرسانای نانوکاغذی در دستگاههای قابل حمل گنجانده شدهاند برای تشخیص رطوبت بازدم از طریق ماسکهای صورت و رطوبت روی پوست.
نیمه هادی نانو کاغذ همچنین به عنوان الکترود در سلول سوخت زیستی گلوکز استفاده شده است و انرژی تولید شده یک لامپ کوچک را روشن کرد است
پروفسور کوگا می گوید: «نگهداری و تنظیم ساختاری که ما توانستیم نشان دهیم برای تفسیر نانومواد به دستگاههای عملی بسیار دلگرم کننده است. ما معتقدیم که دستاورد ما زیربنای گامهای بعدی درالکترونیک پایدار خواهد بود که کاملاً از مواد گیاهی ساخته شدهاند.»
لینک مفید:سیستم انتقال آب ضد جاذبه با الهام گرفتن از درختان
تاریخ:1403/10/17
مهسانعمتی
