ให้ความรู้เกี่ยวกับแอปพลิเคชัน

รายงานในวารสาร Science ฉบับวันที่ 5 มีนาคม อธิบายถึงวิธีการใช้แรงดันไฟฟ้าเพื่อเหนี่ยวนำการเบี่ยงเบนของไฟฟ้าสถิตและการสั่นพ้องในท่อนาโนคาร์บอนแต่ละอัน ความสามารถในการเลือกเบี่ยงเบนหรือกระตุ้นการสั่นพ้องในท่อนาโนแต่ละท่อได้เปิดการใช้งานใหม่ทางกลเชิงกลขนาดเล็กที่มีศักยภาพสำหรับโครงสร้างขนาดเล็ก ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าคุณสมบัติที่ดีที่สุดในวงจรไมโครสมัยใหม่ นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจียได้ศึกษาพฤติกรรมของท่อนาโนที่มีผนังหลายชั้นโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนแบบส่องผ่านพร้อมที่เก็บตัวอย่างที่ออกแบบและสร้างโดย Dr. Philippe Poncharal จาก Georgia Tech ตัวจับช่วยให้สามารถหมุนชิ้นงานทดสอบ ใช้แรงดันไฟฟ้า และสังเกตผลกระทบพื้นฐานหลายประการ งานนี้ได้รับการสนับสนุนจาก US National Science Foundation และ US Army Research Laboratory ดร. วอลเตอร์ เดอ เฮียร์ ศาสตราจารย์ประจำคณะวิชาฟิสิกส์ของจอร์เจียเทค กล่าวว่า "นี่เป็นการเปิดสาขาวิชาใหม่ในวงกว้าง "การแสดงให้เห็นว่าเราสามารถจัดการกับท่อนาโนคาร์บอนแต่ละอันได้ในขณะที่ตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนถือเป็นการก้าวข้ามสิ่งใหม่ๆ ซึ่งช่วยให้เราสามารถใช้กล้องจุลทรรศน์ในลักษณะที่โต้ตอบได้มากขึ้นด้วยการแสดงภาพโดยตรงและการควบคุมที่ทำให้เราสามารถจัดการกับท่อนาโนในแบบที่คุณเป็น จะจัดการวัตถุขนาดมหึมาบนเดสก์ท็อป" ด้วยการใช้ประจุไฟฟ้ากับท่อนาโนที่วางอยู่ใกล้โพรบที่มีประจุตรงข้ามกัน นักวิจัยสามารถหักงอโครงสร้างขนาดเล็กได้อย่างรุนแรง ดร. ZL Wang ศาสตราจารย์จาก School of Materials Science and Engineering ของ Georgia Tech กล่าวว่า "เราสามารถงอท่อนาโนได้เกือบ 90 องศา และมันจะยังคงฟื้นตัวและยืดออกได้" "คุณสามารถดัดท่อต่อไปได้และท่อจะไม่แตกหัก นี่แสดงให้เห็นว่าแม้ว่าท่อนาโนจะแข็งมาก แต่ก็มีขีดจำกัดในการยืดหยุ่นสูงมาก มีวัสดุเพียงไม่กี่ชิ้นที่สามารถทำเช่นนี้ได้โดยไม่เกิดความเสียหาย" นักวิจัยสร้างเสียงสะท้อนในท่อนาโนโดยใช้แรงดันไฟฟ้าสั่น ด้วยการปรับความถี่การสั่นอย่างระมัดระวัง พวกเขาสามารถทำให้เกิดการสั่นสะเทือนแบบเรโซแนนซ์ในท่อนาโนได้ โหนดเรโซแนนซ์ปรากฏในท่อเช่นเดียวกับที่ปรากฏในสายกีตาร์แบบสั่น ท่อนาโนแต่ละเส้นสะท้อนความถี่เฉพาะซึ่งขึ้นอยู่กับความยาว เส้นผ่านศูนย์กลาง ความหนาแน่น และคุณสมบัติการยืดหยุ่น "คุณสามารถเลือกสิ่งที่คุณต้องการตรวจสอบและทำให้โดนใจ" Poncharal อธิบาย " แอปพลิเคชัน จากนั้นคุณเปิดความถี่และอีกอันหนึ่งจะดังก้อง" เสียงสะท้อนเกิดขึ้นในช่วงที่แคบมาก ทำให้นักวิจัยสามารถวัดคุณสมบัติการหน่วงของท่อนาโนได้ "เสียงสะท้อนเหล่านี้แคบมาก ดังนั้นการค้นหาจึงเหมือนกับการปรับหาสถานีวิทยุที่ไม่รู้จัก คุณก็แค่มองหาไปเรื่อยๆ" เดอ เฮียร์กล่าว นักวิจัยยังได้ศึกษากลไกที่ท่อนาโนโค้งงอ "ลักษณะที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของท่อนาโนคือมีความแข็งและแข็งแรงมาก" เดอ เฮียร์กล่าว "นั่นเป็นเรื่องจริงเมื่อมันบางมาก แต่เราพบว่าเมื่อคุณเริ่มทำให้มันหนาขึ้นเรื่อย ๆ คุณสมบัติยืดหยุ่นของมันก็จะอ่อนแอลงเรื่อย ๆ และมันจะนุ่มลงเรื่อย ๆ พวกเขาเข้าสู่โหมดการดัดแบบใหม่" Dr. Daniel Ugarte จาก Laboratorio National de Luz Sincotron ในบราซิลใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านความละเอียดสูง สังเกตการกระเพื่อมบนพื้นผิวของท่อนาโนหนาขณะที่พวกมันหักเห นี่เป็นการยืนยันว่าการดัดในท่อเหล่านี้แตกต่างกัน "ค่าคงที่ยืดหยุ่นจะแปรผันตามฟังก์ชันของเส้นผ่านศูนย์กลาง ซึ่งเป็นสิ่งที่คาดไม่ถึงสำหรับวัสดุทั่วไป ค่าคงที่ยืดหยุ่นนี้ควรเป็นคุณสมบัติที่แท้จริงของท่อ แทนที่จะขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิตหรือขนาดของมัน" Wang อธิบาย การใช้ท่อขนาดเล็กเป็น "นาโนบาลานซ์" ขึ้นอยู่กับความสามารถในการคำนวณการเปลี่ยนแปลงของความถี่เรโซแนนซ์ที่เกิดขึ้นกับการวางวัตถุบนท่อนาโน "สิ่งนี้เปรียบได้กับการวางวัตถุไว้ที่ปลายสปริงแล้วแกว่งไปมา" เดอ เฮียร์กล่าว "เมื่อรู้คุณสมบัติของสปริงแล้ว คุณก็สามารถวัดมวลของวัตถุได้ เราสามารถใช้ท่อนาโนเหมือนสปริงมาตรฐานที่สอบเทียบได้" เมื่อใช้เทคนิคนี้ นักวิจัยสามารถวัดมวลของอนุภาคกราไฟต์ขนาด 22 เฟมโตแกรมที่ติดอยู่ที่ปลายท่อนาโนที่สะท้อนเสียงได้ "ไม่มีทางอื่นที่จะชั่งน้ำหนักสิ่งที่เล็กขนาดนั้นได้อย่างแม่นยำ" เขากล่าว นอกเหนือจากอนุภาคขนาดเล็กที่วัดได้จนถึงตอนนี้ นักวิจัยเชื่อว่าเครื่องชั่งระดับนาโนของพวกมันอาจมีประโยชน์ในการหามวลของวัตถุอื่นๆ บนเฟมโทแกรมไปจนถึงช่วงขนาดพิโคแกรม เช่น ไวรัส ตัวอย่างจะติดกับท่อผ่านการควบแน่นหรือการใช้ของเหลวของอนุภาคแขวนลอย