Yazılar

Kendi Kendini İyileştiren Nanomalzemeler: Kendi Kendini Onaran Elektronikler Yolda

Technion’da güneş panelleri ve diğer elektronik cihazlarda kullanılabilen kendi kendini iyileştiren nanomalzemeler araştırılıyor.

Terminatör’den Örümcek Adam’ın kostümüne kadar, bilim kurgu filmlerinde kendini onaran robotlar ve cihazlar bolca bulunur. Gerçekte ise, aşınma ve yıpranma, değiştirilmeleri gerekene kadar elektronik cihazların etkinliğini azaltır. Cep telefonunuzun bir gecede kendini iyileştiren kırık ekranı mı yoksa mikro meteorların verdiği zararı sürekli onaran uydulara enerji sağlayan güneş panelleri mi?

Kendi kendini onaran malzemeler alanı hızla genişliyor ve eskiden bilim kurgu olan şeyler, kendi kendini iyileştirebilen çevre dostu nanokristal yarı iletkenler geliştiren Technion – İsrail Teknoloji Enstitüsü bilim adamları sayesinde yakında gerçeğe dönüşebilir. Yakın zamanda Advanced Functional Materials’da yayınlanan bulguları, çift perovskit adı verilen bir grup malzemenin bir elektron ışınının radyasyonuyla hasar gördükten sonra kendi kendini iyileştirme özellikleri gösterdiği süreci tanımlayın. İlk olarak 1839’da keşfedilen perovskitler, ucuz üretime rağmen onları enerji dönüşümünde oldukça verimli kılan benzersiz elektro-optik özellikler nedeniyle bilim adamlarının dikkatini çekti. Yüksek verimli güneş pillerinde kurşun bazlı perovskitlerin kullanımı için özel bir çaba gösterilmiştir.

Malzeme Bilimleri ve Mühendisliği Fakültesi’nden Profesör Yehonadav Bekenstein ve Technion’daki Katı Hal Enstitüsü’nün Technion araştırma grubu, toksik kurşun ve mühendislik kurşunsuz perovskitlere yeşil alternatifler arıyor. Ekip, yeni malzemelerin nano ölçekli kristallerinin sentezinde uzmanlaşmıştır. Kristallerin bileşimini, şeklini ve boyutunu kontrol ederek malzemenin fiziksel özelliklerini değiştirirler.

Nanokristaller, doğal olarak stabil kalan en küçük malzeme parçacıklarıdır. Boyutları belirli özellikleri daha belirgin hale getirir ve malzemelerdeki atomların nasıl hareket ettiğini görmek için elektron mikroskobu kullanarak görüntüleme gibi daha büyük kristallerde imkansız olan araştırma yaklaşımlarına olanak tanır. Bu aslında kurşunsuz perovskitlerde kendi kendini onarmanın keşfini sağlayan yöntemdi.

Perovskit nanoparçacıkları, Prof. Bekenstein’ın laboratuvarında, malzemenin birkaç dakika boyunca 100°C’ye ısıtılmasını içeren kısa ve basit bir işlem kullanılarak üretildi. Doktora ne zaman öğrenciler Sasha Khalfin ve Noam Veber, parçacıkları bir transmisyon elektron mikroskobu kullanarak incelediler ve heyecan verici fenomeni keşfettiler. Bu tür mikroskop tarafından kullanılan yüksek voltajlı elektron ışını, nanokristallerde hatalara ve deliklere neden oldu. Araştırmacılar daha sonra bu deliklerin kendilerini çevreleyen malzeme ile nasıl etkileşime girdiğini ve içinde hareket edip dönüştüğünü keşfedebildiler.

Deliklerin nanokristal içinde serbestçe hareket ettiğini gördüler, ancak kenarlarından kaçındılar. Araştırmacılar, kristal içindeki hareket dinamiklerini anlamak için elektron mikroskobu kullanılarak yapılan düzinelerce videoyu analiz eden bir kod geliştirdiler. Nanoparçacıkların yüzeyinde deliklerin oluştuğunu ve daha sonra içeride enerjisel olarak kararlı alanlara taşındığını buldular. Deliklerin içe doğru hareketinin nedeninin, nanokristallerin yüzeyini kaplayan organik moleküller olduğu varsayıldı. Bu organik moleküller çıkarıldıktan sonra grup, kristalin kendiliğinden delikleri yüzeye fırlattığını ve orijinal bozulmamış yapısına geri döndüğünü keşfetti – başka bir deyişle, kabuk kendi kendini onardı.

Bu keşif, perovskite nanoparçacıkların kendilerini iyileştirmelerini sağlayan süreçleri anlamak için önemli bir adımdır ve güneş panelleri ve diğer elektronik cihazlara dahil edilmelerinin yolunu açar.

Referans: Sasha Khalfin, Noam Veber, Shaked Dror, Reut Shechter, Saar Shaek, Shai Levy, Yaron Kauffmann, Leonid Klinger, Eugen Rabkin ve Yehonadav Bekenstein tarafından yazılan “Çift Perovskite Nanokristallerdeki Kristal Boşlukların Kendi Kendini İyileştirmesi Yüzey Pasivasyonu ile İlgilidir”, 23 Aralık 2021, Gelişmiş Fonksiyonel Malzemeler .
DOI: 10.1002/adfm.202110421

Prof. Yehonadav Bekenstein, Kudüs İbrani Üniversitesi’nde Fizik ve Kimya alanında eğitimini tamamladı. Berkeley, California Üniversitesi’nde doktora sonrası bursun ardından 2018’de Technion fakültesine katıldı. Käte ve Franz Wiener Ödülü (Mükemmel Doktora Tezi Ödülü), doktora sonrası araştırmacılar için Rothschild Bursu ve Alon dahil olmak üzere birçok ödül aldı. Üstün Fakülte Entegrasyonu Bursu. 2020’de kariyerinin başındaki bilim adamları için ERC Başlangıç ​​Hibesi’ne layık görüldü.

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

Başa dön tuşu