Anonim

Nanotube kretser selvmontert og drevet på avstand via "Teslaphoresis"

Elektronikk

Colin Jeffrey

16. april 2016

4 bilder

Ved hjelp av et fenomen kalt "Teslaphoresis, " Rice University har forskere gjort karbon nanorør selvmontering (Kreditt: Rice University)

Ved hjelp av en kraftig elektrisk kraft utgitt av en Tesla-spole, har forskere ved Rice University gjort karbonnanorør selvmontering for å danne en krets som knytter to lysdioder og deretter brukt energien fra det samme feltet for å drive dem. Ifølge forskerne har manipuleringen av materiell på denne skalaen aldri blitt observert, og de har kalt dette fenomenet med eksternt bevegelse og montering av nanorørene "Teslaphoresis."

Som en nøkle til elektroforese teknikken, refererer en Teslaphoresis moniker til en lignende evne til å flytte materie eksternt med Tesla-spole elektriske felt, en metode som brukes i laboratorier for å skille makromolekyler ved hjelp av en påført ladning for å bevege proteiner.

"Elektriske felt har blitt brukt til å flytte små gjenstander, men bare over ultrashort avstander, " sier Rice University kjemiker Paul Cherukuri. "Med Teslaphoresis har vi muligheten til å massivt oppskalere kraftfeltene for å flytte saken eksternt. Det er en fantastisk ting å se på at disse nanorørene blir levende og stikker seg inn i ledninger på den andre siden av rommet.

For å oppnå denne prestasjonen brukte forskerne en antenne festet til en Tesla-spole for å produsere et høyspenningsfelt som ble projisert til ledig plass. Sammenlignet av teamet til en traktorbjelke, virker prosessen ved å oscillerende positive og negative ladninger i hver av de mange tusen enkeltveggede karbonnanobuksene plassert i feltet, noe som fører dem til å koble sammen. Langt nok til å være nyttig brukt i makroskala, er den lengste ledningen som hittil er laget, ca. 15 cm lang.

I stand til å justere nanorør på avstander opptil flere meter fra spolen, er lagets redesignede Tesla-spole i stand til å skape et veldig sterkt kraftfelt over avstander som er mye større enn tidligere sett, samt strømledere som er innebygd i kretsene som dannes . Teamet mener at denne muligheten for karbonnanorørene til å organisere seg selv i lange parallelle arrays, kunne se at Teslaphoresis blir brukt effektivt i fremtiden for å styre selvmontering fra mikroskalaen for å produsere makroskopiske objekter.

Nikola Tesla, som oppfant sin egenregistrerte spiral rundt 1891 for å produsere høyspenningsstrøm, høyfrekvente vekselstrømstrømselektriske felt, hadde ofte lurt på måter å levere trådløs elektrisk energi på, men ville ikke ane at en derivat av oppfinnelsen hans kan en dag bli brukt til å hjelpe selvmonterende materie. Selv Paul Cherukuri, som snakket med Tesla-spoler som barn, så ikke mulighetene til laget hans begynte å eksperimentere med Tesla-felt og nanopartikler.

"Jeg ville aldri trodd, som en 14 år gammel gutt bygning spoler, at det skulle være nyttig en dag, " sier han.

Gitt deres elektriske og mekaniske egenskaper så laget teamet nanorør som et åpenbart materiale for å teste først, spesielt gitt preemptive arbeidet på Rice University, hvor deres skreddersydde enveggede karbonnanobuksproduksjonsprosess ble oppfunnet (og anvendelig brukt i en rekke produkter, inkludert blekkstråleskrivte RFID-koder). Men forskerne tror at mange andre nanomaterialer kunne settes sammen ved hjelp av deres Teslaphoresis-prosess også.

For å bidra til å studere og forbedre effekten på andre saksforhold, og på større avstander, utvikles det for tiden store systemer hvor mønstrede overflater og flere Tesla-spoleanordninger er oppløftet som kan bidra til å produsere mer komplekse selvmonterende kretser fra andre nanoskalaformede partikler .

"Det er så mange applikasjoner der man kan bruke sterke kraftfelt til å kontrollere materiellets oppførsel i både biologiske og kunstige systemer, " sier Cherukuri. "Og enda mer spennende er hvor mye grunnleggende fysikk og kjemi vi oppdager når vi beveger oss. Dette er bare den første handlingen i en fantastisk historie. "

Resultatene av denne undersøkelsen ble nylig publisert i tidsskriftet ACS Nano .

Den korte videoen nedenfor viser de selvmonterende nanorørene i aksjon.

Kilde: Rice University

Ved hjelp av et fenomen kalt "Teslaphoresis, " Rice University har forskere gjort karbon nanorør selvmontering (Kreditt: Rice University)

I stand til å justere nanorør på avstander på opptil flere meter fra spolen, er lagets redesignede Tesla-spole i stand til å skape et veldig sterkt kraftfelt over avstander som er mye større enn tidligere sett (Kreditt: Rice University)

Sammenlignet av teamet til en traktorbjelke, virker prosessen ved eksternt oscillerende positive og negative ladninger i hver av de mange tusen enkeltveggede karbonnanorørene (Kreditt: Rice University)

Rice University kjemiker Paul Cherukuri, venstre, Texas A & M kandidat student Lindsey Bornhoeft, senter, og Rice forsker Carter Kittrell holder fluorescerende rør drevet av Tesla spole elektriske feltet (Kreditt: Rice University)

Anbefalt Redaksjonens