آیا می‌توان زغالسنگ را به نانولوله‌کربنی تبدیل کرد؟
تاریخ انتشار: ۲۴ دی ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۸۴۴۵۲۹
نتایج یافته‌های پژوشگران نشان داد که می‌توان زغالسنگ را به گرافیت و نانولوله‌کربنی تبدیل کرد اما این کار نیاز به شرایط ویژه‌ای دارد.
خبرگزاری برنا؛ در دنیایی که هر سال در حال گرم‌تر شدن است، زغال سنگ اغلب می‌تواند «آدم بد داستان» به نظر برسد. اما ما می‌توانیم با زغال سنگ غیر از سوزاندن کارهای دیگری نیز انجام دهیم.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
اما چرا این موضوع مهم است؟
این روزها دیدگاه منفی نسبت به زغال سنگ وجود دارد. دانشمندان حوزه آب و هوا افزایش متوسط دمای جهانی بین ۲ تا ۱۰ درجه فارنهایت را تا سال ۲۱۰۰ پیش‌بینی می‌کنند. امکان تغییرات شدید در الگوهای آب و هوا، رشد محصولات کشاورزی را دچار مشکل کرده و سطح آب دریاها را افزایش می‌دهد که همه اینها به دلیل استفاده زیاد ما از سوخت‌های فسیلی مانند زغال سنگ است. بنابراین باید راهی برای کاهش سوازندن زغالسنگ پیدا کرد.
دیوید درابولد، استاد برجسته فیزیک در دانشگاه اوهایو، می‌گوید: «روش این کار این است که این ماده را به ترکیبات دیگر تبدیل کرد. شما نمی خواهید آن را بسوزانید. اما آیا می‌توانید از آن مصالح ساختمانی بسازید، موادی با ارزش بالا، مانند گرافیت یا نانولوله‌های کربنی؟»
از نظر تئوری، اگر زغال سنگ را در دمای بالا تحت فشار کافی قرار دهید، می‌توانید آن را به گرافیت تبدیل کنید.
دیوید درابولد و تیمش در دانشگاه اوهایو برای کشف چگونگی تبدیل زغال سنگ به مواد ارزشمندی مانند گرافیت، تصمیم گرفتند این مواد را در نرم افزارهای کامپیوتری شبیه‌سازی کنند. برای بازسازی مجازی تبدیل شیمیایی، آن‌ها به کامپیوتر تحقیقاتی پیشرفته Bridges-۲ روی آوردند. Bridges-۲ ابررایانه برتر مرکز ابرکامپیوتر پیتسبورگ است که توسط بنیاد ملی علوم پشتیبانی می‌شود.
گرافیت خالص مجموعه‌ای از صفحات است که از حلقه‌های شش کربنی تشکیل شده است. نوع خاصی از پیوند شیمیایی به نام پیوندهای آروماتیک این کربن‌ها را در کنار هم نگه می‌دارد.
در پیوندهای آروماتیک، الکترون‌های پی در بالا و زیر حلقه‌ها شناور هستند. این ابرهای الکترونی “لغزنده” باعث می‌شوند که ورق‌ها به راحتی از کنار یکدیگر بلغزند.
پیوندهای آروماتیک دارای مزیت دیگری هستند که در فناوری الکترونیکی مهم است. الکترون‌های پی به راحتی از حلقه‌ای به حلقه دیگر و از صفحه‌ای به صفحه دیگر حرکت می‌کنند. این باعث می‌شود گرافیت رسانای الکتریسیته باشد، حتی اگر فلز نباشد. این ماده، گزینه‌ای ایده‌آل برای آند باتری است.
در مقایسه، زغال سنگ از نظر شیمیایی نامرتب است. برخلاف ماهیت کاملاً دوبعدی یک ورق گرافیتی، دارای اتصالات سه‌بعدی است. همچنین حاوی هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، گوگرد و سایر اتم‌هایی است که ممکن است تشکیل گرافیت را مختل کنند.
برای شروع مطالعات خود، محققان زغال سنگی را در نظر گرفتند که فقط از اتم‌های کربن در موقعیت‌های تصادفی تشکیل شده بود. با قرار دادن این زغال سنگ ساده شده در معرض فشار و دمای بالا، حدود ۳۰۰۰ کلوین یا تقریباً ۵۰۰۰ فارنهایت، آن‌ها می‌توانند اولین گام را در مطالعه تبدیل آن به گرافیت بردارند. چینونسو اوگومادو، دانشجوی دکترای فیزیک در دانشگاه اوهایو در گروه درابولد، می‌گوید: «در مقایسه با سایر سیستم‌هایی که ما داریم، Bridges سریع‌ترین و دقیق‌ترین ابزار است. سیستم های خانگی ما حدود دو هفته طول می‌کشد تا ۱۶۰ اتم را شبیه‌سازی کنند. با Bridges، ما می‌توانیم با استفاده از تئوری تابعی چگالی، ۴۰۰ اتم را طی شش تا هفت روز اجرا کنیم.»
در ابتدا، دانشمندان اوهایو شبیه‌سازی‌های خود را با استفاده از اصول اولیه فیزیکی و شیمیایی از طریق نظریه تابعی چگالی انجام دادند. این رویکرد دقیق اما محاسباتی سنگین به محاسبات موازی زیادی نیاز داشت. در ادامه آن‌ها محاسبات خود را به یک ابزار نرم‌افزاری جدید، GAP (پتانسیل تقریب گاوسی) که توسط پژوهشگران دانشگاه کمبریج و دانشگاه آکسفورد در انگلستان طراحی شده بود، تغییر دادند. GAP از نوعی هوش مصنوعی به نام یادگیری ماشینی استفاده می‌کند تا اساساً همان محاسبات را با سرعت بیشتری انجام دهد. راجندرا تاپا و اوگومادو، دانشجویان فارغ‌التحصیل، کار محاسباتی اولیه را رهبری کردند.
نتایج آن‌ها پیچیده‌تر و ساده‌تر از آن چیزی بود که تیم انتظار داشت. لایه‌ها شکل گرفتند. اما اتم‌های کربن به‌طور کامل حلقه‌های ساده و شش کربنی ایجاد نکردند. کسری از حلقه‌ها دارای پنج کربن بودند. دیگر ورق‌ها هفت کربن داشتند.
حلقه‌های غیر شش کربنی چین و چروک جالبی را به وجود آوردند. در حالی که حلقه‌های شش کربنی مسطح هستند، حلقه‌های کربنی پنج و هفت عضوی به هم می‌ریزند.
در یک سری دیگر از شبیه‌سازی‌ها، شرایط موجود باعث شد که ورق‌ها خم شوند. آن‌ها به جای ورقه‌ها، نانولوله‌های کربنی آمورف تو در تو (CNTs) را تشکیل دادند، مجموعه‌ای از لوله‌های تک لایه اتمی، داخل یکدیگر که به نانولوله‌کربنی شهرت دارد.
انتهای پیام/
آیا این خبر مفید بود؟
نتیجه بر اساس رای موافق و رای مخالف
منبع: خبرگزاری برنا
کلیدواژه: علم و فناوری نانو زغالسنگ نانولوله کربنی دانشگاه اوهایو دانشگاه اوهایو شبیه سازی زغال سنگ حلقه ها
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.borna.news دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری برنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۸۴۴۵۲۹ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
دانشگاه بنگاه اقتصادی نیست/ لزوم تولید دانش کاربردی برای تبدیل به سرمایه
به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، محمدجواد فرهنگ رئیس مرکز حراست و مشاور رئیس دانشگاه آزاد اسلامی به همراه جمعی از مسئولان ضمن بازدید از امکانات و بخش‌های مختلف اداری واحد رامسر در جلسه هیئت رئیسه این واحد دانشگاهی شرکت کرد.
رئیس مرکز حراست و مشاور ریاست عالی دانشگاه آزاد اسلامی با تأکید بر اهمیت حضور مجموعه حراست در واحد‌های دانشگاهی اظهار کرد: یکی از وظایف جدی مجموعه حراست صیانت و حفظ سرمایه‌های مادی و معنوی واحد‌هاست تا مدیر آن مجموعه بتواند با خیال راحت فعالیت‌های توسعه‌ای و پیشرفتی انجام دهد.
فرهنگ، هدف اصلی دانشگاه را تربیت نیروی متخصص و متعهد برای کشور دانست و عنوان کرد: در دانشگاه دو هدف عمده و چند هدف فرعی تعریف شده و در زمینه‌های تخصصی موضوع تولید علم و پژوهش و در حوزه تعهد هم مسئله رفتار و کردار انسانی است که در یک شخصیت باید متبلور شود.
وی افزود: نباید به دانشگاه به‌عنوان یک بنگاه اقتصادی و به دانشجو به‌عنوان یک مشتری نگاه کرد و نگاه مشتری‌مداری و درآمدزایی نگاه خوبی نیست.
رئیس مرکز حراست و مشاور ریاست عالی دانشگاه آزاد اسلامی با اشاره به اینکه یک استاد و یک هیئت علمی می‌تواند نظام دانشی را در یک دانشگاه متحول کند، ادامه داد: هدف برای یک مجموعه بسیار مهم است و اگر این هدف برای هرکدام از ارکان مجموعه به درستی تعریف شود ساختار درستی هم متناسب با همان هدف طراحی خواهد شد.
فرهنگ متذکر شد: تولید دانش، تحقیق، پژوهش، انجام طرح پژوهشی و چاپ مقاله توسط اعضای هیئت علمی دانشگاه به‌عنوان اهداف فرعی در دانشگاه تعریف می‌شوند که در نهایت منجر به دانش‌افزایی در جامعه خواهد شد و هرچه به سمت تولید دانش کاربردی حرکت کنیم آن دانش را تبدیل به سرمایه خواهیم کرد.
همت محمدنژاد سرپرست دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامسر هم با ارائه گزارشی از این واحد دانشگاهی در ابعاد مختلف فرهنگی، اجتماعی و تربیتی به تشریح استراتژی‌ها و اهداف تدوین شده در آینده از قبیل افزایش تعداد دانشجو، توسعه و گسترش مدارس سما در مقاطع مختلف تحصیلی، تکمیل پروژه سوله ورزشی و احداث کمپ ورزشی و احداث مهمانسرا پرداخت.
دکتر فرهنگ با حضور بر سر مزار شهدای گمنام دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامسر ضمن قرائت فاتحه با آرمان‌های امام و شهدا تجدیدپیمان کرد.
انتهای پیام/
جاده کندوان یک طرفه شد