Tο λεπτότερο φύλλο γυαλιού έχει πάχος δύο ατόμων

Στο δεξί τμήμα της εικόνας, η διάταξη των ατόμων στο φύλλο γυαλιού όπως φαίνεται στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Δεξιά, απεικόνιση της ίδιας διάταξης σε υπολογιστή (Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science)  

Στο Βιβλίο των Ρεκόρ Guinness καταχωρείται μια τυχαία ανακάλυψη που ανακοίνωσαν πέρυσι αμερικανοί και γερμανοί ερευνητές: δημιούργησαν το λεπτότερο φύλλο γυαλιού στον κόσμο, μια επιφάνεια με πάχος μόλις δύο ατόμων, η οποία μπορεί να θεωρηθεί ουσιαστικά δισδιάστατη.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Κορνέλ και του Πανεπιστημίου της Ουλμ δημιούργησαν κατά λάθος το υπέρλεπτο γυαλί στη διάρκεια ενός πειράματος για τη μελέτη του γραφενίου, του υλικού που κατέχει σήμερα το ρεκόρ μικρότερου πάχους.

Το γραφένιο, μια μορφή του άνθρακα συγγενική με το γραφίτη, αποτελείται από φύλλα άνθρακα πάχους ενός μόλις ατόμου.

Η μελέτη του λεπτότερου υλικού του κόσμου οδήγησε τελικά στη δημιουργία του λεπτότερου φύλλου γυαλιού. Οι ερευνητές προσπαθούσαν να δημιουργήσουν μια επίστρωση από γραφένιο σε φύλλα χαλκού που θερμαινόταν σε έναν κλίβανο από χαλαζία.

Παρατήρησαν όμως ότι το παραγόμενο γραφένιο ήταν καλυμμένο κατά τόπους από ένα περίεργο στρώμα «βρομιάς», η οποία αποδείχθηκε ότι αποτελούνταν από πυρίτιο και οξυγόνο, τα συστατικά του συνηθισμένου γυαλιού.

Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι μια διαρροή αέρα επέτρεψε στον άνθρακα να αντιδράσει με τον χαλαζία, ο οποίος επίσης αποτελείται από πυρίτιο και οξυγόνο, και έδωσε τελικά γυαλί.

Εκτός όμως του ότι κέρδισε ένα ρεκόρ Guinness, το πειραματικό ατύχημα δείχνει να προσφέρει απάντηση σε ένα ερώτημα 80 ετών σχετικά με τη φύση του γυαλιού.

Στα περισσότερα στερεά υλικά, τα άτομα βρίσκονται διατεταγμένα σε ένα άκαμπτο κρυσταλλικό πλέγμα. Το γυαλί όμως διαφέρει, αφού είναι ένα άμορφο υλικό με τα άτομά του να καταλαμβάνουν τυχαίες θέσεις, όπως συμβαίνει στα ρευστά.

Για το λόγο αυτό, το γυαλί μπορεί να θεωρηθεί ταυτόχρονα και στερεό και ρευστό.

Στην προσπάθειά τους να μελετήσουν με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο τα υπέρλεπτα φύλλα γυαλιού, οι ερευνητές κατάφεραν για πρώτη φορά να απεικονίσουν τη διάταξη των ατόμων στο γυαλί. Και η διάταξη που βρήκαν παρουσίαζε εντυπωσιακή ομοιότητα με ένα θεωρητικό διάγραμμα για τη δομή του γυαλιού που είχε δημοσιεύσει το 1932.

 «Κοιτάζοντας προς τα πίσω την καριέρα μου, αυτή είναι η εργασία για την οποία είμαι πιο περήφανος» δηλώνει ενθουσιασμένος ο Ντέιβιντ Μούλερ, μέλος της ερευνητικής ομάδας στο Κορνέλ.

Η ανακάλυψη δημοσιεύτηκε το 2012 στην επιθεώρηση Nano Letters και το ρεκόρ θα δημοσιευτεί στην έκδοση του Guinness Book of World Records για το 2014.

Πηγή : in.gr

Διαβάστε το πρωτότυπο άρθρο εδώ
 

Το ταπεινό σελοτέιπ σε μια ακόμα ανακάλυψη

Το σελοτέιπ έχει χρησιμοποιηθεί σε τουλάχιστον μία ανακάλυψη που βραβεύτηκε με Νόμπελ.

Τώρα, η θαυματουργή κολλητική ταινία πρωταγωνιστεί σε ακόμα μια καινοτομία, η οποία υπόσχεται μικρότερες και ταχύτερες ηλεκτρονικές συσκευές.

Ερευνητές από τις ΗΠΑ και τη Νότιο Κορέα αναφέρουν ότι χρησιμοποίησαν σελοτέιπ για να δημιουργήσουν εξαιρετικά στενές αυλακώσεις πάνω σε μια πλάκα από πυρίτιο επιστρωμένη με μέταλλο.

Οι αυλακώσεις αυτές, με πλάτος μόλις ενός νανομέτρου -όσο καταλαμβάνουν λίγα άτομα- θα μπορούσαν να αποτελέσουν τη βάση για νέες ηλεκτρονικές και οπτικές συσκευές, αναφέρουν οι ερευνητές στην επιθεώρηση "Nature Communications".

Συγκεκριμένα, οι αυλακώσεις θα μπορούσαν να «στριμώχνουν» το φως σε εξαιρετικά μικρούς χώρους -αυτό θα ήταν εξαιρετικά χρήσιμο στα λεγόμενα οπτικά κυκλώματα, στα οποία η πληροφορία μεταδίδεται υπό τη μορφή φωτός.

Λόγω κβαντικών φαινομένων, το φως μπορεί να εισέλθει στις αυλακώσεις παρόλο που το πλάτος των αυλακώσεων αυτών είναι μικρότερο από το μήκος κύματος του φωτός. Και όταν το φως «στριμώχνεται» σε τόσο στενούς χώρους, η ένταση της ακτινοβολίας αυξάνεται κατά εκατομμύρια φορές. 

Για να δημιουργήσουν τις νανοαυλακώσεις, οι ερευνητές ξεκίνησαν με μια πλάκα από πυρίτιο πάνω στην οποία δημιούργησαν ένα ανάγλυφο μοτίβο από μέταλλο καλυμμένο από ένα λεπτό φιλμ. Πάνω σε αυτή την πλάκα τοποθέτησαν στη συνέχεια ένα στρώμα μετάλλου.

Στο τελικό στάδιο, κόλλησαν πάνω στην πλάκα σελοτέιπ και αμέσως μετά το ξεκόλλησαν. Η κολλητική ταινία παρασύρει το ανώτερο στρώμα μετάλλου και το υποκείμενο λεπτό φιλμ, αφήνοντας πίσω μικροσκοπικά κενά σε σχήμα αύλακας.

 «Η τεχνική μας είναι εξαιρετικά απλή, μπορεί ωστόσο να δημιουργεί ομοιόμορφα και εξαιρετικά μικρά κενά, τα οποία δεν μπορούσαμε να δημιουργήσουμε στο παρελθόν. Ελπίζουμε ότι θα προσελκύσει αμέσως το ενδιαφέρον πολλών ερευνητών» σχολίασε ο Σαν-Χιούν Οχ του Πανεπιστημίου της Μινεσότα, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Η μελέτη είναι μία ακόμα επιτυχία για το σελοτέιπ, το οποίο έπαιξε κεντρικό ρόλο σε ένα επίτευγμα που βραβεύτηκε με Νόμπελ Φυσικής το 2010.

Στην περίπτωση αυτή, ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ χρησιμοποίησαν σελοτέιπ για να ξεκολλήσουν εξαιρετικά λεπτά φύλλα από μια μάζα γραφίτη.

Αυτό που έμεινε τελικά πάνω στο σελοτέιπ είναι το θαυματουργό γραφένιο: ένα υλικό που αποτελείται από φύλλα άνθρακα πάχος ενός μόλις ατόμου, και θεωρείται το πιο ανθεκτικό υλικό που γνωρίζει ο άνθρωπος.

Χάρη στις ιδιαίτερες φυσικές και χημικές ιδιότητες, το γραφένιο αναμένεται να φέρει επανάσταση στην ηλεκτρονική -μια επανάσταση που σίγουρα θα οφείλουμε στο σελοτέιπ...

Πηγή : in.gr

Δείτε ακόμη για το γραφένιο :
Το πολυμήχανο γραφένιο υπόσχεται φθηνή, εύκολη αφαλάτωση

Γραφένιο: άνθρακας σε δύο διαστάσεις

Τα κομμάτια πυριτίου που άλλαξαν την ιστορία (επέτειος 40 χρόνων)

Ένα μικρό κομματάκι πυριτίου, με μέγεθος όσο ένα γραμματόσημο, έμελλε να γίνει καταλύτης στις εξελίξεις όχι μόνον της τεχνολογίας, αλλά και των αντιλήψεων για την κοινωνία. Πριν 40 χρόνια, το Νοέμβριο του 1971, επιστήμονες στις ΗΠΑ σχεδίασαν τον πρώτο μικροεπεξεργαστή, τον εγκέφαλο ελέγχου των υπολογιστών τότε, σήμερα, αλλά και στο μέλλον.

Σε εκείνα τα χρόνια των πρώτων βημάτων, η δημιουργία του πρώτου επεξεργαστή εξελισσόταν σχεδόν παράλληλα : είχε γίνει προσέγγιση στη φιλοσοφία του πρώτου τσιπ από τον Ιάπωνα μηχανικό Masatoshi Shima, αλλά και από τον Ted Hoff της Αμερικανικής εταιρείας Intel. Σαν από ειρωνεία της Μοίρας, η ανάπτυξή του ξεκίνησε από μια παραγγελία της Ιαπωνικής εταιρείας Busicom στην Ιntel για κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων για χρήση σε επιτραπέζιες αριθμομηχανές.

Η αμερικανική εταιρεία έκανε τον ελιγμό της : οι άνθρωποί της ξεπέρασαν άνετα το εμπόδιο που είχε η αρχική σχεδίαση των Ιαπώνων και επέλεξαν κάτι πιο απλό.

Ο 4004 της Εταιρείας Intel ήταν γεγονός και ήταν ένα ακόμα βήμα, ίσως το πιο σημαντικό στην πληροφορική. Δημιουργήθηκε από τον Ted Hoff και το συνεργάτη του Stan Mazor.

Ο Intel 4004 περιείχε 2000 τρανζίστορ (ημιαγωγούς) και μπορούσε να εκτελεί 60.000 πράξεις το δευτερόλεπτο. Από τότε οι εταιρείες επιδόθηκαν σε ένα αγώνα δρόμου. Οι χρήστες των υπολογιστών ζητούσαν πιο ισχυρούς και πιο γρήγορους υπολογιστές και οι εταιρείες πιο μικρούς επεξεργαστές.

Ο επεξεργαστής Intel 8086 που είχε ο πρώτος προσωπικός υπολογιστής (Personal Computer - PC) περιέχει 29.000 τρανζίστορ, ο 80286 120.000, ο 80386 150.000, ο 80486 1,2 εκατομμύρια και ο Pentium 3,1 εκατομμύρια τρανζίστορ.

Όλα αυτά λοιπόν από το πυρίτιο, που βρίσκεται σε αφθονία στην . . . άμμο της θάλασσας.

Κατανάλωση ρεύματος : 13 Watt, όσο μια λάμπα του Χριστουγεννιάτικου δέντρου.

Η διαρκώς αυξανόμενη υπολογιστική ισχύς και το διαρκώς ελαττούμενο μέγεθος των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων είχε σαν αποτέλεσμα την εγκατάστασή τους σε κάθε ανθρώπινη μηχανή : από τα ηλεκτρονικά μας ρολόγια, τα αυτοκίνητα (για να ελέγχουν τη λειτουργία τους), τις οικιακές "έξυπνες" συσκευές, τον προσωπικό μας υπολογιστή και μέχρι τους δορυφόρους της ΝΑSA, ένα τσιπ κάνει όλη τη δουλειά.

Το πυρίτιο κατέκτησε τον κόσμο . . .

Μέσα σε ένα τέταρτο του αιώνα, οι υπολογιστές γνώρισαν τέτοια ανάπτυξη, που λέγεται ότι εάν η βιομηχανία αυτοκινήτων είχε την ίδια εξέλιξη μια Ρολς - Ρόις θα κόστιζε γύρω στο ενάμισι ευρώ, θα ήταν μικρότερη από ένα κουτί σπίρτων, θα έτρεχε με 5.000 χιλιόμετρα την ώρα και ένα λίτρο βενζίνης θα ήταν αρκετό για να μας πάει από εδώ στη Θεσσαλονίκη . . .