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
ایمپلنت مغزی جدید و قدرت حرکت انگشتان

ایمپلنت مغزی جدید و قدرت حرکت انگشتان

ایان بورخارت، که طی تصادفی فلج شده بود، می تواند به لطف ابزاری برای رمزگشایی از سیگنال ها در مغز خود و ارسال این سیگنال ها به صورت فرمان به ماهیچه های ساعد وی، از دست خود استفاده کند. ابزار مزبور در مغز این فرد کار گذاشته شده است و به آستینی پوشیده از الکترود متصل است که این فرد آنرا روی ساعد خود نصب می کند. با کمک همین ابزار ایان می تواند کارهای روزانه خود را به کمک دست خود انجام بدهد، به عنوان مثال کارهایی مثل ریختن آب در لیوان، کشیدن کارت اعتباری و حتی بازی کردن "قهرمان گیتار." بورخارت در سن 19 سالگی به خاطر برخورد با موجی کم عمق در ساحل و بستر شنی دریا با آسیب شدید در نخاع خود مواجه شد. به دلیل مکان رخ دادن جراحت در بدن وی، بورخارت توانایی استفاده از پاها و ساعد خود را از دست داد.

مطالعه متن کامل
رابطه کراتین با سرطان بیضه

رابطه کراتین با سرطان بیضه

طبق مقاله ای که در نشریه بریتانیایی "سرطان" منتشر شده است، مردانی که از مکمل های تقویتی ماهیچه سازی محتوی کراتین و یا androstenedione استفاده می کنند، ممکنست ریسک بالاتری برای ابتلاء به سرطان بیضه داشته باشند.

مطالعه متن کامل
زبانی برای هک سلول های زنده

زبانی برای هک سلول های زنده

مهندسان زیست شناسی ام آی تی از یک زبان برنامه نویسی رونمایی کردند که می توان از آن برای بازطراحی باکتری، مخمر و سایر ریزارگانیسم ها استفاده نمود. به این شکل طراحان بیولوژیکی می توانند دست به اصلاح یا حذف کارکردهای به صورت طبیعی "برنامه ریزی" شده در ارگانیسم بزنند و برنامه های مدنظر خود را به سلول های زنده اضافه نمایند.

مطالعه متن کامل
پیشرفت های جدید در درمان سرطان روده بزرگ

پیشرفت های جدید در درمان سرطان روده بزرگ

معلوم شده است در بیمارانی که دچار سرطان روده بزرگ از نوع متاستاتیک (1) هستند (از نوع سرطانی که در ژن های مربوطه جهشی ایجاد نمی کند)، ادامه درمان توسط گیرنده عامل رشد آنتی اپیدرمال (EGFR) به طور چشمگیری در آنها مؤثر است و این پس از پیشرفتِ پس از شیمی درمانی مرحله اول و نیز پادتن ضدّ EGFR می باشد. اینها نتایجی می باشد که در هفدهمین کنگره جهانی سرطان دستگاه گوارش در شهر بارسلون واقع در اسپانیا اعلام شده است.

مطالعه متن کامل
صفحات خورشیدیِ گرافنی جدید برای تبدیل باران به انرژی پاک

صفحات خورشیدیِ گرافنی جدید برای تبدیل باران به انرژی پاک

اگر بتوان از آب باران نیز در کنار خورشید برای تامین نیروی سلول های خورشیدی استفاده کرد چه؟ این همان سوالی است که دانشمندان چینی برای حل آن تلاش کرده اند و معلوم شده است که با بهره گیری از گرافن انجام این کار ممکن است. روند استخراج لایه کربن از گرافیت که ضخامت آن به اندازه یک اتم است اندکی بیش از یک دهه قبل توسط محققان دانشگاه منچستر کشف شد که به پاس همین کشف نیز جایزه نوبل فیزیک را بدست آوردند. همین ماده نازک کم کم درحال تغییر شیوه زندگی انسان هاست، زیرا کاربردهایش در همه زمینه ها از تصفیه آب گرفته تا فناوری پوشیدنی می باشد. افزون بر این گرافن "رساناترین ماده جهان" هم هست که استفاده از آنرا برای سلول های خورشیدی ممکن می سازد.

مطالعه متن کامل