28 мая, 2022

zhukvesti

Находите все последние статьи и смотрите телешоу, репортажи и подкасты, связанные с Россией.

Когда графен говорит, ученые теперь могут слушать

Исследователи из Университета Райса обнаружили, что звук можно использовать для анализа свойств лазерно-индуцированного графена в режиме реального времени. Этот метод может быть полезен для характеристики материалов в самых разных инженерных и производственных процессах. Предоставлено: Брэндон Мартин/Университет Райса.

Это может быть правдой, что видеть правдоподобно, но иногда лучше слышать.


Показательный пример: два брата в лаборатории Университета Райса услышали что-то необычное во время работы. графен. В конце концов они решили, что сам голос может дать им ценные данные о продукте.

Братья, Джон Ли, выпускник школы Райс, сейчас учится в Стэнфордском университете, и Виктор Ли, который учился в средней школе в Нью-Йорке, а сейчас поступил на первый курс Массачусетского технологического института, являются ведущими авторами исследовательской работы, описывающей истинную реальность. Временной анализ производства лазерно-индуцированного графена (ЛИГ) с помощью звука.

Братья работали в химической лаборатории Райс Джеймс Тур, когда выдвинули свою гипотезу и представили ее на групповом собрании.

«Это интересно, — вспоминает Джон Ли, — сказал профессор Тур и попросил нас рассмотреть его как потенциальный проект.

Результаты отображаются в формате . передовые функциональные материалыОпишите простую схему обработки аудиосигнала, которая анализирует LIG в реальном времени, чтобы определить его форму и качество.

LIG, представленный Tour Lab в 2014 году, создает слои из взаимосвязанных графеновых листов, нагревая верхнюю часть тонкого полимерного листа до 2500 градусов по Цельсию (4532 градуса по Фаренгейту), оставляя после себя только атомы углерода. С тех пор этот метод применялся для получения графена из другого сырья, даже из продуктов питания.

Когда графен говорит, ученые теперь могут слушать

Алекс Латем, аспирант факультета прикладной физики Университета Райса, готовит образец для лазерной обработки. Лаборатория использует звук для анализа лазерно-индуцированного синтеза графена в режиме реального времени. Предоставлено: Брэндон Мартин/Университет Райса.

«При различных обстоятельствах мы слышим разные звуки Джон сказал, потому что происходят разные процессы. «Поэтому, если мы услышим различия во время синтеза, мы сможем обнаружить разные материалы, которые образуются».

Акустический анализ, по его словам, обеспечивает «гораздо более широкие возможности контроля качества и намного быстрее, чем лазерная характеристика графена методами микроскопии».

«В анализе материалов часто приходится идти на компромисс между стоимостью, скоростью, масштабируемостью, точностью и точностью, особенно с точки зрения количества материала, который вы можете систематически обрабатывать», — сказал Джон. «То, что у нас есть, позволяет нам эффективно масштабировать производительность наших аналитических возможностей на весь объем материалов, которые мы пытаемся надежно синтезировать».

Джон пригласил своего младшего брата в Хьюстон, понимая, что его опыт будет преимуществом в лаборатории. «У нас есть дополнительные наборы навыков почти по замыслу, когда я избегаю специализироваться на вещах, которые он хорошо знает, и точно так же он избегает областей, которые я хорошо знаю», — сказал он. «Поэтому мы очень сильная команда.

«По сути, я установил связь, согласно которой правильные звуки соответствуют правильному продукту, и связь, согласно которой разные звуки соответствуют разным продуктам», — сказал он. «Кроме того, он намного мощнее меня с некоторыми вычислительными методами, хотя я в основном эмпирический эксперт».

Мини-микрофон Amazon за 31 доллар, прикрепленный к лазерной головке и прикрепленный к мобильному телефону внутри лазерного шкафа, улавливает звук для анализа.

«Братья преобразовали звуковую картину с помощью спортивная техника Это называется быстрым преобразованием Фурье, поэтому они могут получать числовые данные из аудиоданных. — сказал Тор. «С помощью некоторых математических вычислений эти данные могут быть практически мгновенным аналитическим инструментом для оценки типа и чистоты продукта».

Издаваемые звуки «предоставляют информацию о релаксации входной энергии, когда лазер попадает на образец и поглощается, передается, рассеивается, отражается или вообще преобразуется в различные виды энергии», — сказал Джон Ли.Это позволяет нам получать локальную информацию о свойства микроструктуры графена, его морфология и свойства в наномасштабе».

Тур до сих пор восхищается их изобретательностью.

Он сказал: «То, чего добились эти братья, поразительно». «Они слышат синтезированные звуки во время их создания, а затем могут почти мгновенно определить тип и качество продукта. Это может быть важным подходом во время Результат совмещения экспозиции и противоположности руководствоваться стандартами производства.

Он сказал, что звуковой анализ может способствовать ряду производственных процессов, включая джоулев нагрев в его собственной лаборатории, метод изготовления графена и других материалов из отходов, а также спекание, фазовую инженерию, инженерию напряжений, химическое осаждение из паровой фазы, горение, отжиг и лазерная резка, газовыделение, дистилляция и др.

«С учетом экспериментального опыта Джона и спортивного таланта Виктора семейная команда просто фантастическая», — сказал Тур. «Мое самое большое счастье — создавать атмосферу, в которой молодые умы Они могут быть творческими и процветать, и в этом случае они продемонстрировали опыт не по годам: Джону было всего 19, а Виктору 17 на момент их открытия. «

Соавторами статьи являются аспиранты Райса Джейкоб Бекхэм и Вэнь Чен, научный сотрудник Бинг Дин, выпускник Дои Лонг и научный сотрудник Картер Киттрелл. Тур является заведующим кафедрой химии TT и WF Chao, а также профессором компьютерных наук, материаловедения и наноинженерии.


Команда использует лазерно-индуцированный графеновый процесс для создания рисунков микронного масштаба на фоторезисте.


Дополнительная информация:
Виктор де Ли и др., Звуки синтеза: акустический анализ лазеров, индуцированных графеном, в реальном времени, передовые функциональные материалы (2022). DOI: 10.1002 / adfm.202110198

Представление о
Университет Райса

цитата: Когда графен говорит, ученые теперь могут слушать (2022, 19 января). Получено 20 января 2022 г. с https://phys.org/news/2022-01-graphene-scientists.html.

Этот документ защищен авторским правом. Несмотря на любые добросовестные отношения с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

READ  Европа и Россия запускают девятую миссию OneWeb