موفقیت در ارائه مدلی برای ساخت ادوات ذخیره‌سازی انرژی

به گزارش قائم آنلاین، لایه‌های اکسیدگرافن با فواصل نانومتری توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است، به طوری که برخی پژوهشگران معتقدند فضای محدود میان لایه‌های اکسیدگرافن تاثیر شگرفی روی واکنش‌های شیمیایی نانومقیاس دارد و در این راستا از اکسید گرافن به عنوان الگو برای رشد نانوورق‌های اکسید فلزی استفاده شده و نانوروق‌هایی با مورفولوژی مختلف تولید شده است.

بر این اساس دکتر مهدی نیک‌عمل، از محققان دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی و نویسنده مسئول مقاله با همکاری محققانی از دانشگاه منچستر و دانشگاه آنتورپن بلژیک اقدام به مطالعه رشد نانو بلورهای پالادیوم میان صفحه‌های اکسیدگرافن کردند.

نیک‌عمل با اشاره به سابقه اجرای این مطالعات، اظهار کرد: پیش از این تلاش‌هایی برای رشد نانوذرات مس میان لایه‌های اکسید گرافن انجام شده بود؛ اما رشد این نانوذرات به صورت کنترل شده نبوده و در نهایت به متورم شدن اکسیدگرافن ختم می‌شود. در واقع با تشکیل بلورهای اکسید مس، رشد بلور بدون توقف ادامه پیدا می‌کند و افزایش ابعاد بلور مس به لایه‌های اکسید گرافن فشار وارد کرده و منجر به تورم ساختار اکسیدگرافن می‌شود.

وی اضافه کرد: بر این اساس ما در این پروژه به بررسی رشد نانوبلورهای پالادیوم میان لایه‌های اکسیدگرافن پرداختیم. هدف ما این بود که نشان دهیم چه سازوکاری در رشد بلورهای پالادیوم نقش موثری دارد. یکی از تفاوت‌های بارز رشد بلور پالادیوم با مس این است که در مورد نانوبلورهای پالادیوم، رشد کاملا محدود بوده و در نهایت منجر به تولید بلورهایی با ابعاد ۵ نانومتر می‌شود. در واقع فرآیند، خود محدود شونده بوده و برخلاف فرآیند رشد مس، منجر به تورم ساختار اکسید گرافن نمی‌شود، بلکه ورق‌ها متناسب با فاصله دو صفحه اکسید گرافن رشد کرده و ابعاد بلور به این صفحه‌ها محدود می‌شوند.

این محقق مزیت رشد پالادیوم در این ساختار لایه‌ای را عدم فروپاشی اکسید گرافن و حفظ ساختار اولیه آن دانست و یادآور شد: در این فرآیند بلورها از لبه‌های اکسید گرافن سر ریز می‌شوند. ما در این پروژه مدل‌سازی انجام دادیم تا برهمکنش پالادیوم با لایه‌های اکسید گرافن را بررسی کنیم و در این مسیر مدل ایجاد شده را با مدل‌های تجربی مورد مقایسه قرار دادیم.

به گفته وی برهمکنش پالادیوم با دو سطح اکسید گرافن قوی بوده، از این رو مانع از تورم دو لایه می‌شود؛ بنابراین زمانی که بلور رشد می‌کند به جای فشار وارد کردن به دیواره‌های اکسیدگرافن، فضاهای خالی را پر می‌کند و در نهایت سرریز می‌شود.

نیک عمل، گام بعدی این پروژه را شناسایی بهتر فرآیند و بهبود این مدل دانست و خاطر نشان کرد: هرچند این مدل به سادگی فرآیند را تشریح می‌کند، اما با توسعه آن می‌توان فرآیند رشد را با دقت بیشتری مورد مطالعه قرار داد. لازمه این کار بررسی دقیق‌تر برهمکنش‌ها در فرآیند رشد است تا در نهایت بتوان دینامیک رشد را شبیه‌سازی کرد.

وی اضافه کرد: این فناوری می‌تواند برای ساخت ادوات ذخیره‌سازی انرژی و ماده و همچنین ساخت نانوبلور دو بعدی مورد استفاده قرار گیرد.

نتایج پژوهش پژوهشگر دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی با موضوع مدل‌سازی رشد پالادیوم در اکسید گرافن در قالب مقاله‌ای با عنوان Self-limiting growth of two-dimensional palladium between graphene oxide layers در مجله Nano Letters به چاپ رسیده و ضریب تاثیر این مجله ۱۲ گزارش شده است.