Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Grafen oferuje technice XPS okienko możliwości

ghost666 24 Gru 2014 22:35 9885 0
  • Grafen oferuje technice XPS okienko możliwości Spektroskopia fotoelektronów wybijanych promieniowaniem X (XPS) to jedna z najbardziej czułych technik analitycznych, pozwalających na zbieranie dużej ilości informacji na temat badanej powierzchni. Wykorzystanie XPS wymaga jednak wysokiej próżni do działania, co czyni stosowanie jej dla płynnych lub gazowych środowisk prawie niemożliwym.

    Dzięki staraniom naukowców z Narodowy Instytut Standaryzacji i Technologii w USA (NIST, ang. National Institute of Standards and Technology), włoskiego konsorcjum ELETTRA i naukowców z Uniwersytetu Technicznego z Monachium w Niemczech odkryto, iż grafen - warstwa węgla o grubości jednego atomu - może umożliwić badanie materiałów nie w próżni, ale w środowisku gazowym. Pozwoliłoby to na znaczne zmniejszenie kosztów i stopnia skomplikowania tego typu badań. Rezultaty prowadzonych badań opisane zostały w prestiżowym czasopiśmie naukowym Nanoscale. Artykuł dostępny jest tutaj.

    Naukowcy badają komórki i mikroorganizmy wykorzystując do tego celu światło widzialne, które jakkolwiek jest w stanie dostarczyć dużo informacji, nie szkodząc jednocześnie badanym organizmom, nie może obrazować obiektów mniejszych od około 500 nanometrów. Wiele procesów biologicznych i interakcji komórkowych jednakże odbywa się w mniejszej skali. Podobnie jest w przypadku innych systemów - na przykład w baterii, gdzie wszystko dzieje się na niewielkim interfejsie pomiędzy elektrodą i elektrolitem, na obszarze poza zasięgiem mikroskopów optycznych.

    Wielu badaczy chciałoby móc wykorzystać promieniowanie X lub wiązkę elektronów do badania materiałów tego typu, jak opisane powyżej, jednakże bardzo mało laboratoriów wyposażonych jest w aparaturę na tyle wyrafinowaną, aby możliwe było przeprowadzenie tego typu badań. Dodatkowo, bardzo często pomiary tego typu są niezwykle drogie, co w dzisiejszych czasach także nie pozostaje bez znaczenia.

    Technika XPS wykorzystuje promieniowanie Roentgena do naświetlania badanej powierzchni. Atomy, które absorbują promieniowanie X emitują nadmiarową energię w postaci fotoelektronów wybitych z orbitali. Naukowcy, badając energię kinetyczną tych elektronów i ich ilość, są w stanie ocenić, jaki jest skład pierwiastkowy próbki lub jaki jest stan elektronów w próbce.

    Ponieważ promieniowanie X i wybite fotoelektrony oddziałują z powietrzem, pomiary XPS prowadzi się w wysokiej próżni, co czyni skomplikowanym badanie materiałów, które nie są kompatybilne z tego typu środowiskiem. Naukowcy od dawna potrzebowali materiału, z którego można by było stworzyć okienko, które byłoby przezroczyste dla promieniowania X i fotoelektronów, ale jednocześnie nieprzenikalne dla gazów i cieczy, i charakteryzowałoby się na tyle wysoką wytrzymałością mechaniczną, aby przeciwstawić się naprężeniom generowanym przez ciśnienie atmosferyczne.

    Wiedząc, iż grafen - cudowny materiał XXI wieku - wykazuje powyższe własności, naukowcy postanowili przetestować, czy sprawdzi się on jako okienko, separujące ciekłą próbkę pod ciśnieniem atmosferycznym, od komory próżniowej spektrometru elektronów.

    Zgodnie z tym, co mówi naukowiec z NIST, Andrei Kolmakov, otrzymane rezultaty pokazują, iż więcej niż dostateczna liczba fotoelektronów zostaje wybita i przechodzi do komory przez zastosowane okienko. Oznacza to, iż możliwe jest wykorzystanie grafenowych okienek do pomiarów XPS cieczy i gazów.

    Dodatkowo naukowcy mogli ocenić natężenie promieniowania potrzebne do wygenerowania bąbelków w wodzie. Jest to często występujące, niepożądane zjawisko, które polega na rozdzielaniu wody na tlen i wodór przez padające promieniowanie X. Znając próg formacji bąbelków możliwe było wyznaczenie maksymalnej intensywności promieniowania X, używanego w opisywanym eksperymencie.

    Kolmakov twierdzi, iż: "Nasza praca mogłaby zapełnić pewną dziurę w istniejącej metodyce. Jest wielu naukowców, których badania bardzo by skorzystały na fakcie, iż możliwy jest pomiar XPS w ciśnieniu pokojowym. Dotychczas nie istniała metodologia pozwalają na proste badania tego typu. Nasz pomysł jest o wiele prostszy i tańszy niż inne rozwiązania, co oznacza, iż ma potencjał je zastąpić w wielu aplikacjach".

    Oczywiście, jak to często bywa z nowymi technologiami, i ta ma kilka niedociągnięć, których poprawienie jest wyzwaniem na przyszłość. Poprawić trzeba fakt kiepskiego przylegania grafenu do otaczającej powierzchni oraz, o ile to możliwe, fakt, iż grafen ulega z czasem pewnej degradacji na skutek naświetlania promieniowaniem Roentgena.

    Źródło:

    http://phys.org/news/2014-12-graphene-x-ray-photoelectron-spectroscopy-window.html#jCp

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9414 postów o ocenie 7047, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.