دو مقاله از استادیار دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف منتشر شد

بر اساس این گزارش، ضریب دی الکتریک یا گذردهی الکتریکی مواد معیاری از میزان درجه آزادی دوقطبی های الکتریکی یک ماده در پاسخ به میدان الکتریکی است. با قرار دادن یک ماده بین صفحات خازن، می توان به سادگی ضریب دی الکتریک مواد برای مثال آب را به دست آورد که برای آب در حالت معمولی حدود 80 اندازه گیری شده است.
اما مولکول های آب در فصل مشترک الکترولیت های آبی با الکترودها در خازن ها، راکتورها و باطری ها در صنعت از یک طرف و درون کانال ها و غشاهای سلولی، از لحاظ میزان درجه آزادی دوقطبی، با مولکول های آب معمولی تفاوت دارند. این تفاوت سازوکار بسیاری از واکنش ها و برهم کنش های مولکولی را تعیین می کند. بیش از نیم قرن مدل های نظری و محاسباتی تفاوت این دو حالت را پیش بینی کرده بودند اما اندازه گیری تجربی دقیق و مستقیمی از این مقدار متفاوت گزارش نشده بود. پژوهشگران این مقاله، با قرار دادن لایه های آب بین کانال هایی به ارتفاع کمتر از دو نانومتر تا کانال های چند صد نانومترو با استفاده از میکروسکوپ نیروی الکترواستاتیکی توانستند به صورت سیستماتیک ضریب دی الکتریک آب را در حالت محدود شده تا کمتر از 3 اندازه گیری کنند.
برهم کنش قوی مولکول های آب با سطح کانال در فصل مشترک باعث جهت گیری متفاوت و مقید آنها می شود که در توافق با پیش بینی های انجام شده، مولکول های آب به میدان الکتریکی پاسخ ضعبف تری نشان بدهند. این یافته ضمن ارائه رهیافت جدیدی برای اندازه گیری ضریب دی الکتریک مواد، می تواند جزئیات ناشناخته بیشتری از برهم کنش های مولکولی در فصل مشترک مواد آشکار سازد.
مجله ساینس با قدمت بیش از صد سال از معتبرترین مجلات علمی دنیاست که تعداد مقالات چاپ شده در آن، معیار مهمی در رتبه بندی دانشگاه های جهان به شمار می آید و ضریب تاثیر 34 دارد. این پژوهش، اولین مقاله در حوزه تجربی از ایران در این مجله معتبر است که توسط عضو هیئت علمی دانشگاه شریف به چاپ رسیده است.
همچنین این استادیار دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف با همکاری گروه تحقیقاتی بین المللی موفق به چاپ مقاله ای با عنوان «ترابرد مولکولی بالستیک از کانال های دوبعدی» در مجله نیچر شده است.
وی با همکاری تیم پژوهشی پروفسور آندره گایم، برنده جایزه نوبل 2010 فیزیک از دانشگاه منچستر انگلستان، توانسته در مقاله دیگری نتایج مشاهدات جدید خود درباره ترابرد بالستیک مولکولی با عنوان Ballistic molecular transport through two-dimensional channels در مجله نیچر Nature چاپ کند.
بر اساس این گزارش، در دهه های اخیر، عبور مولکول های گاز از کانال ها و غشاهای نانومتری کاربردهای وسیعی در حوزه های مختلف فناوری پیدا کرده است. در این ترابرد برهم کنش مولکول ها با دیواره ها بیش از برهم کنش های بین مولکولی است؛ زیرا طول پیمایش آزاد مولکول های گاز با ابعاد کانال هم اندازه می شود.
محققان این مقاله، از روش جدیدی برای ساخت کانال های دوبعدی با ارتفاع در حد یک تا دو نانومتر استفاده کردند که دیواره های کانال از انواع مختلفی با زبری متفاوت ساخته شده بود. مشاهدات تجربی از میزان ترابرد گاز از درون این کانال ها، نشان داد وقتی دیواره های کانال در حد اتمی مسطح باشند (همانند سطح گرافیت)، میزان شار عبوری 100 مرتبه بیشتر از مقداری است که نظریه نادسن پیش بینی می کند. این پدیده که برای اولین بار گزارش می شود در اثر برخوردهای آینه ای مولکولی و بدون اتلاف انرژی از دیواره ها ناشی می شود. این نوع از ترابرد که به ترابرد بالستیک موسوم است، پیش تر فقط برای الکترون ها از کانال های کوانتومی مشاهده شده بود. این میزان افزایش در شار عبوری گازها توسط شبیه سازی های دینامیک مولکولی رایج قابل توجیه نیستند.
در این پژوهش از طریق تحلیل نتایج آزمایش برای ایزوتوپ های هیدروژن و دوتریوم، نشان داده شد که رابطه معناداری بین طول موج دو روی مولکول ها و میزان زبری دیواره کانال وجود دارد.
انتشارات نیچر شامل خانواده ای وزین از مجلات در حوزه های محتلف علمی است که قدیمی ترین و معتبرترین آنها مجله نیچر با ضریب تاثیر بیش از 40 است.
مقاله مذکور از عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف، اولین مقاله پژوهشی چاپ شده در حوزه غیرپزشکی از ایران در این مجله است.