چاپ مقاله استاد دانشگاه شریف در مجله نیچر

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی شریف، دکترعلی اسفندیار عضو هیأت دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف با همکاری تیم پژوهشی پروفسور آندره گایم، برنده جایزه نوبل ۲۰۱۰ 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.

در دهه‌های اخیر، عبور مولکول‌های گاز ازکانال‌ها و غشا‌های نانومتری کاربرد‌های وسیعی در حوزه‌های مختلف فناوری پیدا کرده اند.

در این ترابرد برهمکنش مولکول‌ها با دیواره‌ها بیش از برهمکنش‌های بین مولکولی است چرا که طول پیمایش ازاد 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 کانال ها، نشان دادند که وقتی دیواره‌های کانال در حد اتمی مسطح باشند (همانند سطح گرافیت)، میزان شار عبوری ۱۰۰ مرتبه بیشتر از مقداری است که نظریه نادسن پیش بینی می‌کند.

این پدیده که برای نخستین بار گزارش می‌شود در اثر برخورد‌های آینه‌ای مولکولی و بدون اتلاف انرژی از دیواره‌ها ناشی می‌شود.

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 شبیه سازی‌های 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 نانومتر گزارش شد، اثر خود تمیز کنندگی بوده است که آلودگی‌های هیدروکربنی تمایل بسیار کمی از لحاظ انرژی برای تجمع در داخل این کانال‌ها دارند و آلودگی‌های به نوعی در بیرون از کانال تجمع خواهند کرد.

انتشارات نیچر شامل خانواده‌ای وزین از مجلات در حوزه‌های محتلف علمی است که قدیمی‌ترین و معتبرترین آن‌ها مجله Nature با ضریب تأثیر بیش از ۴۰ است.

مقاله یاد شده از عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی شریف، نخستین مقاله پژوهشی چاپ شده در حوزه غیرپزشکی از ایران در این مجله است.

لینک دسترسی به مقاله www.nature.com/articles/s۴۱۵۸۶-۰۱۸-۰۲۰۳-۲ و arxiv.org/abs/۱۸۰۵.۰۵۸۳۵ است.