تولیدفیلمی با قابلیت شناسایی آلودگی آب!

به گزارش افکارنیوز به نقل از ايسنا، ترکيبات آلي مضر زيادي در هوا و آب وجود دارد که بايد وجود آنها در مقادير بسيار کم شناسايي شود. اخيرا پراشانت کامات از دانشگاه نوتردام، تحقيقاتي انجام داده که ميتواند براي شناسايي اين مواد سودمند باشد. کامات از طيفسنجي رامان افزايش يافته و نانوذرات نقره براي افزايش حساسيت شناسايي مواد شيميايي استفاده کرده است.

پژوهشگران این پروژه، فیلمی از جنس فلز - نیمه‌هادی - گرافن تهیه کردند. این فیلم دارای مزایایی بود از آن جمله می‌توان به این نکته اشاره کرد که جذب مواد آلی روی این فیلم می‌تواند موجب افزایش آلایندگی در مجاورت نانوذرات نقره شود.

پژوهشگران روی استفاده از فیلم‌های اکسید گرافن تحقیق کردند؛ فیلم‌هایی که در آن، نانوذرات فلزی و دی‌اکسید تیتانیوم در دو سوی گرافن قرار داده شده بود.

«کامات» می‌گوید: ما در حال حاضر روی شناسایی مواد آلاینده محیط زیست در مقادیر بسیار کم کار می‌کنیم. کنترل دقیق اندازه فلز و قرار دادن آن روی گرافن، کلید اصلی بهینه سازی این نوارها برای تست کیفیت آب است.

تحت تابش اشعه فرابنفش، الکترون‌ها از TiO۲ خارج شده و وارد اکسید گرافن می‌شوند، الکترون‌ها پس از عبور از گرافن به یون‌های فلزی می‌رسند و آنها را به نانوذرات فلزی احیاء می‌کنند. با این کار سیستمی با ساختار نیمه‌هادی - فلز - نانوذره ایجاد می‌شود.

گرافن ماده‌ای دوبعدی و بلوری از جنس کربن است که دارای استحکام مکانیکی بالا و هدایت الکتریکی و گرمایی قابل توجهی است، از این ماده می‌توان در حوزه‌های مختلف استفاده کرد. هرچند خواص هدایت ورقه‌های گرافن که در دو سوی زیرلایه قرار گرفته برای دانشمندان شناخته شده است، اما گروه تحقیقاتی «کامات» نشان داد که این انتقال الکترونی به صفحات دو بعدی محدود نمی‌شود.

در این پروژه، جهش الکترون‌ها از یک سوی گرافن به سوی دیگر آن، دانشمندان را قادر می‌کند تا از این ویژگی برای نشاندن انتخابی نانوذرات نقره استفاده کنند.

«کامات» می‌گوید: پتانسیل دیگر این سیستم جدید آن است که می‌توان از آن در تولید نسل فتوکاتالیستی سوخت‌های خورشیدی استفاده کرد. برای مثال با داشتن نانوذرات نیمه‌هادی در یک سو از ورقه گرافن و کاتالیست‌های فلزی در سوی دیگر، می‌توان یک سیستم هیبریدی تولید کرد که بصورت انتخابی آب را به اکسیژن و هیدروژن تبدیل کند.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوانElectron Hopping Through Single - to - Few - Layer Grapheme Oxide Films: Side - Selective Photocatalytic Deposition of Metal Nanoparticles در نشریه «Journal of Physical Chemistry Letters» به چاپ رسیده است.