Bu Blogda Ara

22 Eylül 2013 Pazar

İki Atom Kalınlığındaki Cam Guinness Rekorlar Kitabına Girdi

dünyanın en ince camı -gerçek bilim
Cornell ve UIm Üniversitesi’nden bilim adamları sadece iki atom kalınlığında dünyanın en ince camını üreterek Guinness Rekorlar Kitabı’ na girmeyi kazandı.İnanılmaz incelikteki cam plakası tekil silikon ve oksijen atomlarından oluşuyor ve Fizik Mühendisliği Bölümü Direktörü Prof. David A. Muller elektron mikroskopunda tarafından belirlendi.

Araştırmanın 2012 Ocak ayında Nano Letters da yayınlanarak, ultra  ince camın doğrudan görüntülemesinin tanımlamasından sonra Guinness görevlileri tarafında not alındı. Tescillenen rekor ise  2014 Guinness Rekorlar Kitabı’ nda yayınlanacak. Muller sadece iki atom kalınlığındaki camın kazayla keşfedildiğini belirtti. Normalde bilim adamları iki boyutlu düzlemde karbon atomlarından grafen üretmeye çalışırken, grafende bazı çepeller gözledi. Sonrasında yapılan detaylı inceleme sonucunda bunun silikon ve oksijenden oluşan cam olduğu anlaşıldı.
Grafendeki bu değişimin,  hava sızıntısı nedeniyle kuartz’ ın bakırla reaksiyona girmesi sonucu saf grafen üzerinde cam oluşmuş oldu.
Ayrıca Muller bu keşif sayesinde  camın temel yapısına ilişkin 80 yıllık sorunun cevaplandığını belirtti. Bilim adamları camı doğrudan gözleyemediğinden, katı gibi davranıp, nasıl sıvı gibi göründüğünü anlayamıyordu. İşte Cornell’ li bilim adamları tek tek atomlardan cam oluşturduğunda, 1932’ deki W.H. Zachariasen’ in diyagramıyla örtüştüğünü gözlemledi.  Bu diyagram uzun süredir atomların nasıl sıralanarak camı oluşturduğuna dair teorik bir tanımlama olmuştu.
“ Bu çalışma tüm kariyerim boyunca en gurur duyduğum çalışma oldu. Böylece  kimsenin şimdiye kadar göremediği atomların sıralanmasını ilk kez görmüş oldum. “
Dahası iki boyutlu camın bir gün transistörlerde kullanılma yolu bulunursa, hasar almayan, yüksek performanslı bilgisayar ve telefonlar üretilebilir.

Araştırma Referansı :
  1. Pinshane Y. Huang, Simon Kurasch, Anchal Srivastava, Viera Skakalova, Jani Kotakoski, Arkady V. Krasheninnikov, Robert Hovden, Qingyun Mao, Jannik C. Meyer, Jurgen Smet, David A. Muller, Ute Kaiser. Direct Imaging of a Two-Dimensional Silica Glass on GrapheneNano Letters, 2012; 12 (2): 1081 DOI: 10.1021/nl204423x

Süper Hidrofobik Nano Kaplama Sayesinde Damlalar Yüzeyde Zıplıyor

super_omniphobic_02-580x388












Nano ölçekteki malzemelerden yapılan yeni kaplama, sıvıların % 95’ ine kadar yüzey iticiliği sağlıyor. Michigan Üniversitesi’ nden araştırmacılar yeni nano yüzey sayesinde yüzeye çarpan sıvı damlalarının zıpladığını belirtiyor. Sanki bir mucize gibi gözüken olay tümüyle bilimsel.
Yeni geliştirilen nano malzeme sayesinde bilim adamları ya da askerler gibi tehlikeli işlerde çalışan meslek grupları,  su geçirmez kaplamalı ve nefes alabilen elbiseler sayesinde pek çok tehlikeden korunabilir. Ayrıca bu tarz malzemeler sayesinde gemilerin dış yüzeyindeki sürtünme katsayısı düşürülerek, yakıttan tasarrufta sağlanabiliyor.
“Böylece çok düşük yüzey gerilimine sahip yağlar, alkoller, organik bazlar, organik asitler ve çözeltiler yüzeye yapışmayacak ve elbiselere işleyip tehlike ihtiva etmeyecek,” diyor Michigan Üniversitesi malzeme biliminden profesör Anish Tuteja.
Tuteja ve meslektaşları 100’ den fazla sıvıyı nano kaplamada denedi. Hidroklorik asit, sülfürik asit , soya sosu ve bitkisel yağlar gibi  pek çok sıvı yüzeyde denendi. Yüzeyi sadece iki florokarbon madde yenebildi. Florokarbonlar buzdolaplarında ve klimalarda kullanılıyor.
Kaplamaya elektrospinleme tekniği ile ufak damlalar yaratılarak uygulanıyor. Kaplama polimetilsiloksan plastik parçacıklar ve hava kuvvetleri tarafından geliştirilen sıvı geçirmeyen nano boyutta küplerden oluşuyor. Bu nano küpler karbon, flor, silikon ve oksijenden oluşuyor. Ayrıca yüzeyde % 95 ila % 99 arası hava kabarcığı olduğundan, herhangi bir sıvı katı yüzeye nadiren değiyor .
Ayrıca yüzeydeki sıvıların üzerinde yüklere bağlı olarak değişen Van Der Waals bağları da oldukça zayıf tutuluyor.  Böylece sıvılar akıp gidiyor. Bununla beraber,  Non-Newtonyen viskoziteye (akmazlık) sahip olan sıvılar şampuan, boya, kan gibi maddeler bile yüzeyden kolayca kayarak akıyor.

http://www.geek.com/articles/geek-pick/superomniphobic-nanoscale-coating-stops-any-surface-getting-wet-20130116/

Su Buharından Elektrik Üreten Polimer Film Yapıldı

Su Buharından Elektrik Enerjisi Üretmek
MIT ‘ den (Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Massachusetts Institute of Technology ) mühendisler su buharından elektrik üreten bir polimer film ürettiler.
Yeni üretilen materyal su buharını emerek , tekrar tekrar eğilip, bükülebiliyor. Böylece robotik eklemlere ve mikro ya da nanoelektronik aletlere güç sağlanabilecek. Ayrıcasu buharından elde edilen nem sıcaklık sensörleri ya da psikotik sensörlerde (terden elektrik elde edilerek) sürekli elektrik elde edilebilecek.
Yeni yapılan araştırma Science dergisinde yayınlandı. Yeni bulunan materyalle oldukça yüksek verimle mekanik enerjiden elektrik enerjisi elde edebileceği belirtiliyor.  Böylece su kabarcığı enerjisiyle çalışan aktüatörler ya da giyilebilir elektronik aktüatörler üretilebilir. MIT’ den Birleşmiş Kanser Araştırmaları Enstitüsü’ nden  araştırmanın baş yazarı David H. Koch , böylece çevreden enerji elde ederek,sürekli pil değiştirmek zorunda kalmayacağımızı belirtiyor.
Enerji Elde Etmek
Yeni filmde birbirine kenetlenmiş iki farklı polimer  kullanılıyor.  Bunlardan polipirol esneyebilen bir matrikse sahip, diğeri ise yumuşak bir madde olan poliol borat, suyu emerek şişiyor. Önceki denemelerde poliolün dayanıksız olduğu görüldü. Bu nedenle polipirolle malzeme birleştirildi.
Film su bakımından zengin ve kuru bölgelerin arasındaki değişim noktasında bulunarak, enerji elde ediyor.  Bu film az bir nem bile elde etse hareket etmeye başlıyor.
Bu film aktüatör(motor) gibi çalışabiliyor. Bu madde şaşırtıcı biçimde güçlü aslında. 25 mg film kendi ağırlığının 380 katı ağırlığı kaldırabiliyor. Polimer filmin havayla temas etmesi yeterli. Havadan nem kapan film anında hareket etmeye başlıyor.
Elektrik Üretme
Elde edilen mekanik enerji ise polimer filma piezoelektrik materyal eklenmesiyle elektrik enerjisine dönüştürülüyor.  Bu sistemin ortalama elektrik üretimi ise 5,6 nanowatt civarında. Bu enerji ise kondansatörlerde toplanarak çok düşük enerji tüketen mikro elektronik cihazlarda örneğin, termometre veya nem ölçerlerde kullanılabilir.
Ayrıca doğadan enerji kazanmak için kullanılmak istenirse, göllerde veya nehirlere yerleştirilerek kullanılabilir. Ayrıca terle çalışan vücuda giyilebilen cihazlarda da kullanılabilir.
Bakalım gelecek bize daha ne gibi şaşırtıcı teknolojiler gösterecek.
Kaynak : http://web.mit.edu/newsoffice/2013/new-material-harvests-energy-from-water-vapor-0110.html
Araştırma Referansı :
Mingming Ma, Liang Guo, Daniel G. Anderson, Robert Langer. Bio-Inspired Polymer Composite Actuator and Generator Driven by Water GradientsScience, 11 January 2013: Vol. 339 no. 6116 pp. 186-189 DOI:10.1126/science.1230262

İLK KEZ BASINCA DUYARLI KENDİNİ ONARABİLEN NANO MALZEME ÜRETİLDİ

nano-nikel
Vücudumuzu kaplayan en kayda değer organ derimizdir. Derimiz  sadece basınca duyarlı olmamakla beraber, kendi kendini iyileştirebilme özelliğiyle vücudumuzla dış dünya arasında bir bariyer oluşturmaktadır. İşte kendi kendini onarma ve basınca duyarlılık özelliklerini birleştirdiğimizde ortaya yapılması oldukça zor olan bir sentetik materyal çıkıyor. Bugünse, Stanford Üniversitesi’nden araştırmacılar kesildiğinde veya yırtıldığında kendi kendini onaran plastik sentetik bir materyal geliştirdi. Böylece, gelecek nesil protezlerde ve elektronik cihazlarda kendi kendini iyileştirme potansiyeli doğuyor.
Kendi kendini onaran bir malzeme geliştirmek için bir metalin elektrik iletkenliğine sahip bir plastik polimer kullanan Prof. Zhenan Bao, uzun moleküllü bir polimere hidrojen bağları ekleyerek malzemeye başladı. Bu moleküllerde bağıl olarak zayıf etkileşimler kullanarak, bir atomu pozitif yükleyerken, diğer atomu da negatif yüklediler. Ekip üyesi Chao Wang bunun molekülleri kolayca ayırmayı sağladığını belirtiyor.
Buna rağmen, bu bağlar kendi kendini onardıklarından malzemenin yapısına tekrar bağlanarak, malzeme hasar aldıktan hemen sonra onarmaya başlıyor. Bu malzeme ayrıca oda sıcaklığında bükülebiliyor, Wang bunun biraz buzdolabında bırakılmış tuzlu sulu bonbonlara benzediğini belirtiyor.
Gerekli iletkenliği sağlayarak malzemeyi basınca duyarlı hale getirmek için, araştırmacılar nano nikel malzemeler eklediler. Böylece hem malzemenin dayanıklılığı artarken, hem de pürüzlü nano ölçekli yüzeyler sayesinde bir parçacıktan diğerine elektrik akımı kolaylıkla aktarılabiliyor.  Sonuç olarak, plastiğe mükemmel bir iletkenlik kazandırılmış oldu.
Böylece araştırmacılar hasardan sonra tekrar mekanik dayanım sağlayarak, tekrardan kurulan elektrik iletkenlik ölçülüyor.
Malzemeden ince bir tabaka kesildikten sonra parçalar hafifçe bastırılarak birleştirildiğinde birkaç saniye içinde eski halinin % 75’ ine ulaşıyor ve elektrik iletkenliği düzeliyor. Yarım saat içinde ise neredeyse % 100 düzeliyor. Ayrıca aynı materyal tekrar tekrar aynı yerden kesildiğinde, 50 kesimden sonra bile numune kendini onarabiliyor ve tekrar eski esnekliğini kazanıyordu.
Malzemenin tekrar birleşmesi ne kadar etkileyici olsa da araştırmacılar bunun geliştirilebileceğini belirtiyorlar. Gecikmenin nikel parçacıklarının hidrojen bağlarının tekrar bağlanması engellemesiyle alakalı olduğu belirtiliyor. Prof. Bao nikel nano parçacıkların boyutu ve şeklinle oynanarak veya polimerin kimyasal özelliklerini değiştirerek, malzemenin onarma özelliğinin geliştirilebileceğini belirtiyor.
Malzemeye basınç uygulayarak, nikel parçacıkların arasındaki uzaklığın değişimine bağlı olarak, elektriksel direncin  değiştirdiğinden, ekip bunu basınç ve gerilimdeki değişim hakkında bilgi edinmek için kullanabiliyor.
Araştırmacı Benjamin Chee-Keong Tee bu şekilde el sıkışmanın basıncının tespit edilebileceğini belirtiyor. Ayrıca esneme de ölçülebiliyor. Bu nedenle dokunmaya duyarlı protezlerin yapımında ve belki de protez eklemlerinin bükülme açılarını ayarlamada kullanılabilir.
Ayrıca bu şekilde elektrikli aletler ve kablolar kaplanarak, elektrik kabloları kendini onararak, elektrik akımı kesilmeden maliyetten kazanılabilir. İlerde elektronik cihazlar ve ekranların etrafı bu şekilde koruyucularla kaplanarak ömürleri arttırılabilir.
Gelecekte araştırmacılar bu malzemeyi genişleyebilen ve şeffaf yaparak özelliklerini daha da geliştirmek istiyorlar.
Araştırma Nature Nanotechnology dergisinde yayınlandı.
Kaynak: http://www.gizmag.com/self-healing-pressure-sensitive-material/24969/

Kendi Kendini Onaran Polimerik Malzemeler Hayatımızda !!!

Bilim insanları, gerçeği gibi kendi kendini onaran yapay deri geliştirilmesi adına önemli bir adım attı. Neşterle kesilen polimer metal kendi kendini onarmayı başardı. Elde edilen polimer metal, kendi kendini onaran protezden dokunmatik ekrana kadar yeni gelişmelere kapı aralayabilir.

ABD’li araştırmacılar, gerçeğiyle aynı özellikleri gösterecek yapay deri araştırmalarında önemli sonuçlar elde etti. Araştırmacılar, sinir uçlarının fonksiyonunu görecek yüksek elektriksel iletkenlik ve kendi kendini onarma özelliği kazandırdıkları yapay derinin, gelecekte nakil alanında çığır açabileceğini düşünüyor.
Stanford Üniversitesi’nde yürütülen araştırmada, sinir uçlarını taklit edecek iletkenliği gösteren metal başarılı olsa da, metalin kendi kendini onarması aşamasında istenilen sonuç alınamadı. Plastik tabanlı daha yumuşak metallerin ise açık bir yaranın kapanması gibi kendisini onarabildiği ancak bu sefer elektriği iyi iletemediği ifade edildi.
Stamford’da kimya mühendisi olan profesör Zhenan Bao, iletkenlik ve kendi kendini onarma konularında yaşanan soruna çözüm bulduğuna inanıyor. Bao, bir gün bu alanda yapılacak atılımların, yeni nesil protezler sağlayabileceği gibi, mobil cihaz teknolojilerin de de kullanılabileceğini belirtti. Örneğin, esnek ve kendi kendini onaran bir dokunmatik ekran, akıllı telefonunuzu yere düşürdüğünüzde kırılırsa, kendi kendini onaracak.

İki özellik bir arada


Bao ve ekibinin geçtiğimiz yıl başlattığı çalışmalarda, araştırmacılar basıncı algılayabilen deri benzeri esnek sensör geliştirmek için karbon nanotüpler kullandı. Bao ve ekibi bu yıl devam eden deneylerinde ise karbon nano tüplerle metal atomlarını bir araya getirecek yeni bir yöntem geliştirdi.
Bilim insanları, moleküllerin birbirlerine hidrojen atomlarıyla bağlı olduğu, spesifik moleküler yapıya sahip bir polimer metal kullandı. Hidrojen bağları, genelde az bir kuvvet uygulandığında dağılıyor. Ancak diğer bağlara kıyasla, hidrojen bağları tekrar bir araya gelerek, dağılmadan önce sundukları moleküler yapıyı tekrar oluşturabiliyor. Bao ve ekibi, hidrojen bağlarının yeniden bir araya gelme özelliğini, kendi kendini iyileştiren materyallerinde önemli bir girdi olarak kullandı.
Bu aşamanın ardından, elektrik iletkenliğinin optimize edilmesi aşamasına gelindi. Bunu sağlamak için, bilim insanları geliştirdikleri materyale nano parçacık boyutunda nikel ekledi. Nikel, materyalin elektrik iletkenliğini artırdı. Dahası, ne kadar nikel parçası eklenirse, iletkenlik de o kadar artış gösterdi.

Deneyler başarılı


Bao ve ekibi, yaptıkları çalışmalar sonucunda ilk çalışmalarına kıyasla çok daha iyi bir yapay deri elde etti. Yapay deriyi temsil eden materyal, neşter ile ortadan ikiye bölündükten bir dakika sonra kendini kendini onarmaya başladı. 30 dakika sonra, materyal dayanıklılığını ve iletkenliğini yüzde 100 geri kazandı. Normal insan derisinin kendi kendini tamamen onarması günler alıyor.
Bilim insanları, geliştirilen materyalin aynı zamanda bir sensör olarak da kullanılabileceğini çünkü büküldüğünde veya gerildiğinde elektrik direncinin değiştiğini ifade etti. Değişim ölçümlerinin, bilgisayar veya hatta beyne aktarılabileceği belirtilse de, günümüzde kusursuz işlev gören beyin-bilgisayar ara yüzü bulunmuyor.