Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Наноматериал действует как молекулярный термометр

Наноматериал действует как молекулярный термометр

Опубликовал: Admin, 15-10-2020, 01:01, Нанотехнологии, 36, 0

Наноматериал действует как молекулярный термометр

Слоистый материал, разработанный исследователями KAUST, может действовать как точный датчик температуры, используя тот же принцип, что и в биологических ионных каналах.

Клетки человека обладают различными белками, которые действуют как каналы для заряженных ионов. В скине некий ионные каналы полагаются на тепло, чтобы управлять потоком ионов, который генерирует электрические сигналы , который мы используем для измерения температуры окружающей среды.

Вдохновленные этими биологическими сенсорами, исследователи KAUST приготовили соединение карбида титана (Ti 3 C 2 T X ), Известное как MXene, которое содержит несколько слоев толщиной всего в несколько атомов. Каждый слой покрыт отрицательно заряженными атомами, такими как кислород или фтор. «Эти группы действуют как разделители, разделяющие соседние нанолисты, позволяя Молекулам воды Проникать в межплоскостные каналы», - говорит постдок KAUST Сынхён Хон, член команды, создавшей новый датчик температуры. Каналы между слоями MXene уже, чем один нанометр.

Исследователи использовали такие методы, как дифракция рентгеновских лучей и сканирование электронная микроскопия , чтобы исследовать их MXene, и они обнаружили, что добавление воды к материалу немного расширяет каналы между слоями. Когда материал соприкасается с раствором хлорида калия, эти каналы становятся достаточно большими, чтобы пропускать положительный сигнал ионы калия пройти через MXene, но заблокировал прохождение отрицательных ионов хлора.

Команда создала небольшое устройство, содержащее MXene, и выставила один конец на солнечный свет. MXenes особенно эффективны при поглощении солнечного света и преобразовании этой энергии в тепло. Возникающее в результате повышение температуры побудило молекулы воды и ионы калия протекать через наноканалы от более холодного конца к более теплому, эффект, известный как термоосмотический поток. Это вызвало изменение напряжения, сравнимое с тем, которое наблюдается в биологических ионных каналах, чувствительных к температуре. В результате устройство могло надежно определять изменения температуры менее чем на один градус Цельсия.

Уменьшение солености раствора хлорида калия улучшило производительность устройства, отчасти за счет дальнейшего повышения селективности канала для ионов калия.

По мере того как исследователи увеличивали интенсивность света, падающего на материал, его температура повышалась с той же скоростью, что и реакция переноса ионов. Это говорит о том, что, помимо действия в качестве датчика температуры, материал также может использоваться для измерения интенсивности света.

Работа стала результатом сотрудничества групп профессоров KAUST Хусама Альшарифа и Пэн Ванга. «Мы предполагаем, что катионные каналы MXene имеют многообещающие возможности для многих потенциальных применений, включая измерение температуры, фотодетектирование или сбор фототермоэлектрической энергии», - говорит Альшариф, который был одним из руководителей группы.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии