چاپ مقاله استاد دانشگاه شریف در مجله نیچر

 دکترعلی اسفندیار عضو هیئت علمی دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف با همکاری تیم پژوهشی پروفسور آندره گایم، برنده جایزه نوبل 2010 فیزیک از دانشگاه منچستر انگلستان، توانستند نتایج مشاهدات جدید خود درباره ترابرد بالستیک مولکولی را با عنوان Ballistic molecular transport through two-dimensional channels در مجله Nature به چاپ برسانند.

بر اساس این گزارش، در دهه‌های اخیر، عبور مولکول‌های گاز از کانال‌ها و غشاهای نانومتری کاربردهای وسیعی در حوزه‌های مختلف فناوری پیدا کرده‌اند. در این ترابرد برهمکنش مولکول‌ها با دیواره‌ها بیش از برهمکنش‌های بین مولکولی است؛ چرا که طول پیمایش آزاد مولکول‌های گاز هم اندازه با ابعاد کانال‌ها می‌شود. در این حالت از ترابرد، نظریه نادسن بطور دقیقی این ترابرد را با فرض وجود برخوردهای تصادفی مولکولی از جداره کانال‌ها توضیح می‌دهد.

محققان این مقاله، از روش بسیار جدیدی برای ساخت کانال‌های دوبعدی با ارتفاع در حد یک تا دو نانومتر استفاده کردند که دیواره‌های کانال از انواع مختلفی با زبری متفاوت ساخته شده بود. مشاهدات تجربی از میزان ترابرد گاز از درون این کانال‌ها، نشان دادند که وقتی دیواره‌های کانال در حد اتمی مسطح باشند (همانند سطح گرافیت)، میزان شار عبوری 100 مرتبه بیشتر از مقداری است که نظریه نادسن پیش‌بینی می‌کند. این پدیده که برای اولین بار گزارش می‌شود در اثر برخوردهای آینه‌ای مولکولی و بدون اتلاف انرژی از دیواره‌ها ناشی می شود.

این نوع از ترابرد که به ترابرد بالستیک موسوم است، پیش‌تر فقط برای الکترون‌ها از کانال‌های کوانتومی مشاهده شده بود. جالب است که این میزان افزایش در شار عبوری گازها توسط شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی رایج قابل توجیه نیستند.

در این پژوهش از طریق تحلیل نتایج آزمایش برای ایزوتوپ‌های هیدروژن و دوتریوم، نشان داده شد که بستگی معناداری بین طول موج دوبروی مولکول‌ها و میزان زبری دیواره کانال وجود دارد. پدیده جالب دیگری که در این کانال‌های دوبعدی با ارتفاع کمتر از دو نانومترگزارش شد، اثر خودتمیزکنندگی بوده است که آلودگی‌های هیدروکربنی تمایل بسیار کمی از لحاظ انرژی برای تجمع در داخل این کانال‌ها دارند و آلودگی‌ها به نوعی در بیرون از کانال تجمع خواهند کرد.

بر اساس اعلام روابط  عمومی دانشگاه شریف، انتشارات نیچر شامل خانواده‌ای وزین از مجلات در حوزه‌های محتلف علمی است که قدیمی‌ترین و معتبرترین آنها مجله Nature 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.

No tags for this post.