امکان ذخیره‌سازی ایمن و مدیریت ساده‌تر جیوه در مقیاس نانو

به گزارش گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا بخ نقل از ستاد نانو؛ مقاله‌ای که در نشریه Scientific Reports منتشر شده است، یک راه‌حل بالقوه تمیز برای ذخیره‌سازی جیوه در مقیاس نانو در دمای اتاق ارائه می‌کند.

جیوه یکی از قابل توجه‌ترین فلزات از نظر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی در دمای محیط است. در اخترفیزیک، به دلیل شکل مایع آن و صافی سطح جیوه همراه با بازتاب IR عالی، از این ماده به عنوان یک بازتابنده مادون قرمز استفاده می‌کنند. به همین ترتیب، به دلیل خواص نوری انعکاسی مادون قرمز قوی خود، یک بازتابنده بالقوه برای مطالعات این حوزه بوده است. در حالت گازی، جیوه تنها فلزی است که مولکول‌های دو اتمی ایجاد نمی‌کند.

در دمای اتاق، جیوه که یک فلز مایع منحصر به فرد است، بیشترین کشش سطحی عنصری را دارد. شبیه‌سازی‌های ریاضی روی اتصال سیال به بخار فلزات نشان داده‌است که افزایش کشش سطحی ممکن است باعث انباشته شدن اتمی سطحی قابل‌توجهی بین سه تا پنج صفحه اتمی شود. این آرایش اتمی سطحی در دمای محیط که در سطح تراز جیوه توده‌ای یافت می‌شود، اگر بتوان آن‌ها را مهندسی کرد، ممکن است در نانوذرات جیوه بسیار عالی باشد. به این ترتیب، چگالی اتمی سطحی جیوه در مقیاس نانو به دلیل نسبت سطح به حجم بالا و شکست متقارن سه‌بعدی آن بیشتر خواهد بود. به دلیل این افزایش شدید کشش سطحی جیوه، فرآیندهای سطحی بر تأثیرات گرانشی در این مقیاس برتری خواهند داشت.

افزایش کسر سطحی جیوه در مقیاس نانو باید منجر به افزایش کشش سطحی لاپلاس شود. در دمای محیط، این کشش سطحی اضافی باعث تبلور خالص جیوه در مقیاس نانو از حالت مایع به حالت جامد لوزی وجهی می‌شود. در نتیجه، در دمای محیط، این آرایش اتمی باید خود را از حالت مایع به حالت بلوری از نوع لوزی وجهی در آورد.

در حالی که جیوه در دمای اتاق در فاز مایع است، در آرایش نانومقیاس وارد فاز جامد می‌شود. نانوذرات جیوه ادغام شده در چارچوبی از جنس نیترید بور توربواستراتیک دوبعدی به صورت بلور خالص در دمای اتاق در می‌آید که این کار با ترکیب تأثیر اندازه نانومقیاس و تنش اضافی سطحی ناشی از لاپلاس به وجود می‌آید.

نانوذرات جیوه با قطر کمتر از آستانه از پیش تعریف شده ۲٫۵ نانومتر، متبلور شدن خالص از خود نشان می‌دهند که از طریق انباشته شدن اتمی سطحی از تقریباً هفت تا هشت صفحه اتمی این بلورها ایجاد می‌شوند.

جیوه در مقیاس نانو در فاز جامد در دمای اتاق به صورت یک چارچوب بلوری لوزی وجهی شکل می‌گیرد که این ذرات در زیر آستانه از پیش تعریف شده ۲٫۵ نانومتر وجود دارند.

انتهای پیام/