وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
دانشمندان اصول یک یخچال مولکولی با عملکرد بالا را، که قادر به رسیدن به دماهای چند هزارم درجه كلوین بالای صفر مطلق با کارآیی بسیار خوب است، پایه‌ریزی کردند.
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

دمای صفر مطلق با یخچال مولکولی


دانشمندان اصول یک "یخچال مولکولی" با عملکرد بالا را، که قادر به رسیدن به دماهای چند هزارم درجه كلوین بالای صفر مطلق با کارآیی بسیار خوب است، پایه‌ریزی کردند. این فراسرمازاها می‌توانند کاربردهایی در زمینه‌هایی مانند فیزیک دمای بسیار پایین داشته باشند که سایر فناوری‌های سرمازا مثل آنهایی که براساس هلیوم-3 نادر و گران استوار هستند، ممکن است نامناسب یا خیلی پرهزینه باشند.

این سیستم بر پدیده‌ای بنام اثر مغناطو-کالریک ("magneto-caloric") تکیه دارد که در آن حذف یک میدان مغناطیسی از یک ماده فرومغناطیس موجب افت دما می‌شود. کلید رسیدن به یک اثر مغناطو-کالریک بزرگ در داشتن ماده‌ای با تعداد زیاد الکترون‌های جفت‌نشده که همگی دارای حالت‌های اسپینی هم‌راستا هستند، می‌باشد.

 

ساختار مولکولی کمپلکس مس و گادولینیوم

دمای صفر مطلق با یخچال مولکولی

برای تولید یک اثر مغناطو-کالریک بزرگ مورد نیاز، این گروه از یونی که متشکل از پنج اتم مس و چهار اتم گادولینیوم است، استفاده کرد.

برچین می‌گوید: "ولی همینکه شما شروع به اتصال این یون‌ها برای ساخت یک مولکول بزرگ می‌کنید، یک مشکل ایجاد می‌شود. نود و پنج درصد تمام برهم‌کنش‌های فلز- فلز، پادفرومغناطیس می‌باشند- ممان‌های مغناطیسی آنها همدیگر را خنثی می‌کند. "

بنابراین چالش بزرگی در حفظ یکپارچگی مغناطیسی و الکترونیکی این یون‌های منفرد درحین بکارگیری آنها در مولکولی که قادر به فرآوری باشد، وجود داشت. برچین می‌گوید: "کلید حل این مشکل لگاندهای متصل کننده یونی می‌باشد. ما از یک پلی‌آلکوکسید- که وقتی دی پروتونه می‌شود، اکسیژن‌ها می‌توانند بین فلزات اتصال ایجاد کنند- استفاده می‌کنیم.

ما تقریباً یک اکسید فلزی می‌سازیم ولی رشد آن را با کپسوله کردن مراکز فلزی در پوسته‌های آلی متوقف می‌کنیم." این امر به تولید ماده بلورینه‌ای می‌انجامد که از مولکول‌های گسسته‌ای که هرکدام ویژگی‌های مهم خود را حفظ کرده‌اند، تشکیل شده است. هنگامی که یک میدان مغناطیسی حذف می‌شود، کاهش دمای قابل ملاحظه‌ای در سطح مولکولی و همین‌طور در کل این ماده ایجاد می‌شود.

برچین می‌گوید: "هنگامی که میدان مغناطیسی به اندازه‌ی یک تسلا تغییر کند، دما دو درجه کلوین افت پیدا می‌کند. این میزان كاهش، افت بزرگی است."

این دانشمندان جزئیات نتایج كار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Chem. Sci. منتشر كرده‌اند.

 

 

بخش دانش و زندگی تبیان


منبع:

ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین