โครงสร้างนาโนของกราฟีนที่มีขอบรูปซิกแซกแสดงถึงอนาคตทางเทคโนโลยีมากมาย ต้องขอบคุณคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และแม่เหล็กที่ยอดเยี่ยม น่าเสียดายที่ขอบที่มีปฏิกิริยาสูงของสิ่งที่เรียกว่ากราฟีนนาโนริบบอน (GNRs) เหล่านี้จะสลายตัวอย่างรวดเร็วเมื่อสัมผัสกับอากาศ ทำให้จำกัดการใช้งานจริง ทีมงานในสเปนและสาธารณรัฐเช็กได้คิดกลยุทธ์ใหม่ 2 แนวทางเพื่อปกป้องพวกเขา
กลยุทธ์เหล่านี้
สามารถขยายไปยังโครงสร้างนาโนที่ใช้คาร์บอนที่มีความสำคัญทางเทคโนโลยีประเภทอื่น ๆมีความพิเศษเนื่องจากพฤติกรรมของอิเล็กตรอนของพวกมันสามารถปรับได้ตั้งแต่ลักษณะคล้ายโลหะไปจนถึงสารกึ่งตัวนำได้ง่ายๆ โดยการปรับความยาวหรือความกว้างของริบบอน ปรับเปลี่ยนโครงสร้าง
ของขอบหรือเจือด้วยอะตอมที่ไม่ใช่คาร์บอน วัสดุสามารถทำเป็นแม่เหล็กได้โดยใช้เทคนิคเหล่านี้ ความเก่งกาจของ GNR ทำให้พวกเขามีแนวโน้มเป็นหน่วยการสร้างสำหรับการใช้งานจำนวนมาก รวมถึงเทคโนโลยีควอนตัมปัญหาคือคุณสมบัติพิเศษของ GNR ขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของส่วนที่เป็นรูปซิกแซก
ตามขอบ และส่วนเหล่านี้ (ไม่เหมือนกับขอบรูปเก้าอี้นวม) จะไม่เสถียรในอากาศ ซึ่งหมายความว่า GNR ต้องอยู่ในสุญญากาศ ทำให้ยากต่อการนำ GNR ไปใช้ในโลกแห่งความเป็นจริงการกำหนดค่า sp 3เพิ่มความเสถียรของอากาศในงานใหม่นี้ กลุ่มวิจัยสามกลุ่ม จากศูนย์วิจัยวัสดุนาโนและเทคโนโลยีนาโน
ในเมือง ได้ศึกษาแถบแกรฟีนนาโนริบบอนแคบๆ ที่มีขอบรูปซิกแซกหนาแน่นมาก พวกเขาพบว่าเมื่อเติมไฮโดรเจน อะตอมของคาร์บอนในโครงสร้างนาโนจะรวมตัวกันเป็น sp 3การกำหนดค่าซึ่งเพิ่มความเสถียรในอากาศ โครงสร้างสามารถแปลงกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ง่ายๆ โดยการทำให้ร้อนขึ้น
อีกทางหนึ่ง นักวิจัยพบว่าพวกมันสามารถทำให้โครงสร้างนาโนมีความเสถียรได้โดยการทำให้พวกมันทำงานด้วยกลุ่มย่อยของคีโตน รูปแบบออกซิไดซ์ของวัสดุนี้มีความเสถียรต่อสารเคมีอื่นๆ หลายชนิดเช่นกัน และสามารถเปลี่ยนกลับไปเป็นรูปแบบดั้งเดิมได้โดยการเติมไฮโดรเจน
และการอบอ่อน
ภายใต้สภาวะสุญญากาศ ในทั้งสองกรณี GNR ที่ได้รับการป้องกันจะรักษาคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของโครงสร้างนาโนที่เก่าแก่“กลยุทธ์การป้องกันของเราทำให้เราสามารถนำโมเลกุลเหล่านี้ออกจากสภาพแวดล้อมสุญญากาศเฉื่อยได้โดยไม่ทำให้โมเลกุลเหล่านี้เสื่อมสภาพ”
อย่างไรก็ตาม ก่อนที่สิ่งนี้จะเป็นไปได้ Oteyza และเพื่อนร่วมงานรับทราบว่ามีความท้าทายที่ต้องเอาชนะ “ประการหนึ่ง ขั้นตอน ‘การปลดการป้องกัน’ ยังคงต้องใช้สภาวะสุญญากาศ” เพญาอธิบาย “นั่นหมายความว่า แม้ว่าเราจะสามารถวางโมเลกุลที่เราสนใจลงในโครงสร้างอุปกรณ์ที่เหมาะสม
สำหรับการใช้งานที่ปรับขนาดได้ แต่อุปกรณ์ก็ยังต้องทำงานในสภาวะสุญญากาศ”ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีขั้นตอนเพิ่มเติม นั่นคือการปกป้องโครงสร้างของอุปกรณ์ที่ใช้ GNR ทั้งหมดในลักษณะที่ไม่ส่งผลกระทบต่อเคมีของโมเลกุล “นี่เป็นหนึ่งในความท้าทายหลักที่เราต้องจัดการ” เจลิเน็กกล่าว
ความสามารถในการถ่ายภาพภูมิประเทศที่มีความละเอียดสูงของการแพร่กระจายของรอยร้าวนั้นมีประโยชน์อย่างยิ่ง เนื่องจากจะช่วยปรับปรุงแบบจำลองการคำนวณของ SCC ข้อมูลนี้มีประสิทธิภาพมาก เมื่อรู้ว่าส่วนใดของโครงสร้างของวัสดุถูกโจมตีโดย SCC เราสามารถช่วยในการออกแบบการเคลือบผิว
และวัสดุใหม่ ๆ เพื่อป้องกันการถูกโจมตีและทำให้ส่วนประกอบมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น อย่างไรก็ตาม ภาพยังไม่สมบูรณ์ และบ่อยครั้งเราต้องการเทคนิคเสริมเพื่อสรุปเรื่องราวการวิเคราะห์เสริมกระบวนการกัดกร่อน เช่น SCC เป็นระบบที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงทั้งทางกายภาพ
และทางเคมีไฟฟ้า
เทคนิคใหม่ๆ เช่น HS-AFM ช่วยให้นักวิจัยสามารถปลดล็อกข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกดังกล่าวได้ แต่การได้รับความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับพฤติกรรมของวัสดุ บ่อยครั้งเทคนิคเดียวไม่เพียงพอในตัวเอง จำเป็นต้องใช้เทคนิคเสริมหลายอย่าง ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจวัดพื้นผิวและกระบวนการ
ใต้พื้นผิว การเปลี่ยนแปลงทางเคมี และสัญญาณไฟฟ้าในระยะเวลาและมาตราส่วนเวลาต่างๆ ได้ ค้นหาชุดค่าผสมที่เหมาะสม”เทคนิคเหล่านี้อาจถูกอนุมานถึง GNR และโครงสร้างนาโนที่ใช้คาร์บอนที่แตกต่างกัน รวมถึงกลุ่มการทำงานที่แตกต่างกัน ทำให้วัสดุคาร์บอนที่มีขอบซิกแซกเหล่านี้
มีหลายเทคนิคที่สามารถใช้ร่วมกันเพื่อปลดล็อกข้อมูลต่างๆ เกี่ยวกับวัสดุ (รูปที่ 4) ตัวอย่างเช่น การเลี้ยวเบนแบบกระจายกลับของอิเล็กตรอน (EBSD) ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) หรือการเลี้ยวเบนในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) สามารถบอกเราเกี่ยวกับมุมสัมพัทธ์
ของโครงผลึกภายในบริเวณ (หรือเกรน) ต่างๆ ของวัสดุ (รูป 5). ข้อมูลนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความเค้นในพื้นที่ที่เกิดรอยแยก และเหตุใดพื้นที่เฉพาะของวัสดุอาจเสี่ยงต่อการถูกโจมตีก่อน
5 เม็ดหลายสีสามารถนำไปใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริงที่ปรับขนาดได้”
เทคนิคต่างๆ เช่น เอ็กซ์เรย์สเปกโทรสโกปีแบบกระจายพลังงาน (EDX) บนทั้ง TEM และ SEM รวมถึงการตรวจเอกซเรย์อะตอม (APT) จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบองค์ประกอบของชิ้นงาน โดยให้เบาะแสเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นเมื่อปฏิกิริยากัดกร่อนเกิดขึ้น สถานที่.
สเปกโทรสโกปีรังสีเอกซ์และรังสีอัลตราไวโอเลตโดยใช้เครื่องสเปกโทรสโกปีอิเล็กตรอนสำหรับการวิเคราะห์ทางเคมี (NanoESCA) สามารถให้ข้อมูลที่น่าทึ่งเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมทางอิเล็กทรอนิกส์ในพื้นที่ที่พื้นผิวตัวอย่าง ตัวอย่างเช่น สามารถบอกเราได้ว่าบริเวณต่างๆ ของวัสดุมีแนวโน้มจะสูญเสียอิเล็กตรอนมากน้อยเพียงใด และเหตุใดจึงมีโอกาสเสี่ยงต่อการกัดกร่อนมากขึ้น
Credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
