کوی دانش - kooy

کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس
01 مرداد
11:15 1395
یک پروفسور، یک محقق فوق دکترا و یک دانشجوی ارشد بر روی ترامپولین (تشک پرش) پریدند! جمله فوق یک مزاح نیست بلکه آغازی برای توضیح تحقیقات جدید بر روی ماده شگفت انگیز گرافن است. گروهی به سرپرستی روبرتو د آلبا، دانشجوی ارشد فیزیک و Jeevak Parpia پروفسور و رئیس دپارتمان فیزیک، مقاله ای در Nature Nanotechnology راجع به کاربردهای دیگر برای این ماده روان، بسیار قوی و بسیار سبک منتشر کرده اند. در این تحقیق قابلیت استفاده از «تنش گرافن» بعنوان نوعی واسطه بین حالت های ارتعاشی که اجازه انتقال مستقیم انرژی از یک فرکانس به فرکانس دیگر را می دهد، نمایش داده شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مقاله آن ها تحت عنوان «جفت فونون-حفره قابل تنظیم در غشای گرافن» در 13 ژوئن منتشر شد و قابلیت استفاده از تنش گرافن بعنوان نوعی واسطه بین حالت های ارتعاشی را توصیف می کند که اجازه انتقال مستقیم انرژی از یک فرکانس به دیگری را می دهد. دِ آلبا نویسنده اصلی تحقیق بود.

حالا به موضوع «ترامپولین (تشک پرش)» بازگردیم. پروفسور، محقق فوق دکترا و دانشجوی ارشد صرفاً گزاره هایی برای توضیح این مقاله هستند. اجازه دهید فرض کنیم پروفسور با سرعت آهسته، درجه فوق دکتری با سرعتی متوسط و دانشجوی ارشد بصورتی سریع روی ترامپولین پرش می کنند. این وضعیت را بصورت وضعیت نرمال در نظر داشته باشید که گرافن به آن میل می کند.

 

حال اگر پروفسور پرش خود را آغاز کند و بدنبال آن دانشجوی ارشد با سرعتی بیشتر بپرد، محقق دکترا «مجبور است» پرش خود را با سرعت معمولِ خود انجام دهد. همچنین در ادامه پرش های پروفسور به بالاتر از آنچه در ابتدا بودند تبدیل می شوند چرا که از پرش های سریع تر به او انرژی منتقل شده است. شاید این سناریو در حیاط خانه ما اتفاق نیافتد اما در گرافن به دلیل "ضریب کشسانی بالا" (خاصیتی از ماده که هرگونه ارتعاشی سبب تغییرات بزرگی در تنش غشا می شود) رخ می دهد.
در بکارگیری این مفهوم، این گروه "درام های" گرافن (فضایی استوانه ای شکل)  را با قطرهایی در گستره ی 5 تا 20 میکرومتر (1 میلیون میکرومتر = 1 متر) ساخته اند. این درام ها می توانند با میدان الکتریکی متناوب یا بوسیله ی ارتعاش های حرارتی تصادفی اتم های تشکیل دهنده شان (ارتعاش های اتمی مشابه که دمای جسم را تعیین می کنند ) در حرکت باشند؛ این حرکت از طریق تداخل لیزری آشکارسازی شده است، روشی که چندین سال پیش در دانشگاه کرنل در گروه Harold Craighead ابداع شده بود. Craighead استاد جونیور مهندسی Charles W. Lake و همکار این پروژه است.
ولتاژ خارجی اعمال شده به غشای گرافن به عنوان نوعی "درجه تنظیم" برای کنترل تنش غشا و مهندسیِ «جفت اِلمانِ مورد نیاز» برای کنترل یک حالت نوسان با تحریک دیگری استفاده می شود.
به گفته د آلبا: "ما نشان داده ایم اثری وجود دارد که انرژی را از یک حالت مکانیکی به حالت مکانیکی دیگر تبدیل می کند. که به ما اجازه می دهد ارتعاشات یک حالت را کاهش دهیم یا با فعال کردن حالت دیگر تقویت کنیم."
Parpia گفت: " شما به سادگی قادر به تغییر فرکانس اصلی حرکت این جسم هستید. اساساً حرکت گرمایی آن، آنهم به سادگی و با به کار بردن ولتاژ."
به گفته دِ آلبا: «اصطلاح "فونون-حفره" به این دلیل انتخاب شد که این اثر مکانیکی شبیه به یک حفره نوری است، که می توان از آن برای تبدیل انرژی از نور لیزر به حرکت مکانیکی استفاده کرد. فونون ها شبه ذراتی هستند که برای توصیف ارتعاشات بکار می روند که مشابه فوتون ها در ذرات نور هستند.
این کشف، راهی برای بکارگیری تشدید کننده های مکانیکی گرافن در کاربردهای مخابراتی می گشاید- برای مثال، به عنوان میکسر فرکانس.
به گفته د آلبا: "و به این دلیل که گرافن تنها یک اتم ضخامت دارد، دارای چنان جرم کوچکی است که آن را به یک حسگر بسیار خوب نیرو، گاز یا فشار بدل می سازد. که می تواند در آزمایشگاه های تحقیقاتی برای مطالعه نیروهای بسیار ضعیف استفاده شود."
همچنین، زمانی که تا نزدیکی صفر مطلق سرد می شود، نقش کلیدی در آشکارسازی ضعیف ترین سیگنال های کوانتمی و در شناسایی و گسترش فناوری های مخابراتی جدید و ایمن دارند.

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

سیما طالبیان

سیما طالبیان

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

شاید باور این موضوع برای افرادی که همیشه با ریاضیات مشکل داشتند سخت باشد که مغز انسان بدون اینکه خودِ فرد متوجه باشد بصورت دائمی مشغول انجام حجم گسترده ای از انواع محاسبات است و اتفاقاً اینکار را بسیار خوب هم انجام می دهد. شاهد این مدعا از دانشگاه پرینستون رسیده است. در یک مطالعه جدید محققان این دانشگاه نشان دادند که چگونه مغز ما انسانها، تمامی داده های بدست آمده از محیط اطراف را که توسط حواس مختلف جمع آوری شده است ترکیب می کند تا به یک ارزیابی نهایی از وضعیت برسد که به اخذ تصمیم ها و نوع رفتارهای ما منجر می شود. این موضوع به اینجا هم ختم نمی شود و اگر در طی این فرآیند داده های جدیدی وارد شوند، مغز انسان با انعطاف پذیری حیرت انگیزی آنها را در محاسبات خود وارد کرده و حتی نتیجه محاسبات را تغییر می دهد. برای بررسی بیشتر این موضوع با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

وجود آثار و بقایای نئاندرتال ها در مناطقی که در بالای عرض 50 درجه شمالی قرار داشته باشند بسیار کم است و تا کنون نیز فقط در دو نقطه این شواهد بدست آمده است. یکی در منطقه فلدهافر آلمان و دیگری در اسپای بلژیک. مطالعه جدیدی که توسط دکتر هلن راجیر با همکاری آسیر گومژ اولیوینسا از UPV/EHU انجام گرفت باعث کشف بیشترین تعدادِ بقایای کشف شده از نئاندرتال ها در مناطق شمالی اروپا شد. در این مجموعه 5 تایی، بقایای اسکلتی 4 نوجوان (بالغ) و یک کودک به چشم می خورد که در منطقه Troisième caverne در گویت بلژیک کشف شده اند.

مطالعه متن کامل
تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

محققانی از دانشگاه تگزاس در آوستین توانستند محدودیتهای اساسی بر سر عملکرد «شنل نامرئی کننده» را تعیین کنند. این شنل یک فناوری است که اجازه نامرئی شدن ویا تشخیص داده نشدن را به جسمِ درونش در برابر امواج رادیویی، امواج مایکروویو، نور مادون قرمز و نور مرئی می دهد. نظریه محققان تاکید می کند که استفاده از شنل برای پنهان کردن شیء درونش در مقابل یک موج خاص قابل انجام است لیکن پنهان کردن آن در برابر یک محیط پرنور (چراغانی) با طول موجهای مختلف بسیار سخت تر می شود که در این حالت تغییر اندازه شیء باعث تغییر فاکتورها و مشکلات بیشتر هم خواهد شد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

بیش از نود درصد از انواع گونه های پستانداران در دوره کرتاسه (66 میلیون سال پیش) توسط همان دلایلی که دایناسورها را ازبین برد، از بین رفتند. این میزان بسیار بیشتر از آن بود که پیش از این تصور می شد. مطالعه ای که توسط محققان مرکز میلنر در دانشگاه بَث انجام شد و در نشریه Evolutionary Biology نیز منتشر گردید، مطرح می کند که همه انواع شناخته شده پستانداران که در انتهای دوره کرتاسه در آمریکای شمالی می زیسته اند، از بین رفته اند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که این میزان معادل 93 درصد از انواع موجود در این دوره بوده است. این مطالعه همچنین بیان می کند که این انقراض، بسیار سریعتر از آنچه تصور می شد انجام گرفته است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
محاسبه قدرت فک های استگوزاروس

محاسبه قدرت فک های استگوزاروس

استگوزاروس یکی از متمایزترین دایناسور های زره دار بود.این جانور در امتداد پشتش دو ردیف ورقه داشت. این ورقه ها یا پوشیده از شاخ بودند و برای دفاع استفاده می شدند و یا رویشان پوست بود و جانور را گرم نگه می داشتند؛ هنوز معلوم نیست کدام نظریه درست است.

مطالعه متن کامل
نقش تغییرات ژنتیکی در پیشرفت سرطان پوست مشخص شد

نقش تغییرات ژنتیکی در پیشرفت سرطان پوست مشخص شد

سرطان سلول های فلسی (SCC) پوست یکی از شایع ترین انواع سرطان است که هر ساله بیش از نیم میلیون نفر در جهان به آن مبتلا می شوند. تبدیل سلول های طبیعی به سلول های سرطانی به دلیل تجمع اختلالات ژنتیکی در سلول های حاصل از تقسیم هر سلول است. طیفِ ناهنجاری های ژنتیکی یافت شده در انواع سرطان ها در انسان، قبلاً توصیف شده است. سرطان سلول های فلسی که در اندام های مختلف مانند سر و گردن، شش ها، مری و پوست بروز می کند، ناشی از عوامل سرطان زایی همچون مصرف دخانیات و قرار گرفتن در معرض تابش اشعه UV است. از یک قرن پیش تا کنون، موش های آزمایشگاهی مبتلا به SCC پوستی ناشی از تحمیل مواد سرطان زا، رایج ترین نمونه ها برای مطالعه سرطان در بدن بودند. اما این موضوع که آیا SCC پوست ناشی از تحمیل مواد سرطان زا در موش ها، بوسیله همان طیف جهش ژنی سرطان در انسان گسترش می یابد یا خیر، هنوز مشخص نیست.

مطالعه متن کامل
WWF : پنجاه درصد از حیات وحش، در طی 40 سال از دست می‌رود.

WWF : پنجاه درصد از حیات وحش، در طی 40 سال از دست می‌رود.

طبق گزارش مجله سیاره زنده،Living Planet report ، که هر 6 ماه یکبار توسط بنیاد جهانی طبیعت ( WWF ) منتشر می شود، جمعیت حیات وحش در سراسر جهان، تا 40 سال آینده نصف می‌شود.WWF گزارشی را هر دو سال یک بار درباره دو دهه گذشته منتشر می‌کند که مواردی را جهت سلامت سیاره زمین و مسائلی که می توان ارتقا داد و بهبود بخشید، توصیه می‌کند‌. در پیام مقدماتی، Marco Lambertini، مدیر WWF ، مقاله ای را تحت عنوان " آنچه برای فرد ترسو نیست" ارائه می دهد. هر فردی که این مقاله را خوانده، تاکید می کند که، حق با اوست.

مطالعه متن کامل
نکته سلامتی: کودکان و شرایط رفتن به رختخواب

نکته سلامتی: کودکان و شرایط رفتن به رختخواب

شاید به نظر نرسد ولی حتی خوابیدن (به عنوان یک عملِ اجباری در زندگی انسان ها) نیاز به تعلیم و آموزش دارد. در صورت «توجه به شرایط خواب» و آموزش چند نکته ساده به کودکان، آرامش روانی و سلامت جسمی را به فرزندان خود هدیه داده اید...

مطالعه متن کامل
شرکت وینست کایه بوت (Vincent Callebaut) از مرکز خرید بلندپروازانه خود رونمایی کرد

شرکت وینست کایه بوت (Vincent Callebaut) از مرکز خرید بلندپروازانه خود رونمایی کرد

پروژه ارکیده های چوبی (Wooden Orchids) توسط شرکت معماری وینست کایه بوت. کسانی که خواننده دایمی اخبار معماری باشند، احتمالا با پروژه های آینده نگرانه شرکت وینسنت کایه بوت نیز آشنایی دارند، جدید ترین پروژه این معمار بلژیکی نیز حال و هوایی همچون طرح های گذشته اش دارد. ارکیده های چوبی، یک مرکزخرید در استان جیانگ شی چین و دارای فناوری استفاده از نیروی باد و خورشید، گرمایش زمینی، جمع آوری آب باران و طراحی الهام گرفته از گل ارکیده است.

مطالعه متن کامل
تعدادی از خدمه پایگاه قطب جنوب تجارب سفرهای فضایی را شبیه سازی می کنند.

تعدادی از خدمه پایگاه قطب جنوب تجارب سفرهای فضایی را شبیه سازی می کنند.

تعدادی از دانشمندانی که در پایگاه قطب جنوب زندگی می کنند یک پرواز فضایی را در زمستان سرد و طولانی شبیه سازی می کنند. هدف آنان درک بهتر توان انطباق انسان با سفرهای فضایی طولانی مدت است.

مطالعه متن کامل