التطبيقات

المواد المعدنية هي مواد ذات خصائص مثل اللمعان، والليونة، وسهولة التوصيل، وانتقال الحرارة. وتنقسم بشكل عام إلى نوعين: معادن حديدية ومعادن غير حديدية. تشمل المعادن الحديدية الحديد والكروم والمنغنيز وما إلى ذلك. وحتى الآن، لا يزال الحديد والصلب يهيمنان على تكوين المواد الخام الصناعية. تستخدم العديد من شركات الصلب ومعاهد الأبحاث المزايا الفريدة لـ SEM لحل المشكلات التي تواجه الإنتاج وللمساعدة في البحث وتطوير منتجات جديدة. أصبح المسح المجهري الإلكتروني مع الملحقات المقابلة أداة مناسبة لصناعة الصلب والمعادن لإجراء البحوث وتحديد المشاكل في عملية الإنتاج. مع زيادة دقة SEM والأتمتة، أصبح تطبيق SEM في تحليل المواد وتوصيفها أكثر انتشارًا.   يعد تحليل الفشل نظامًا جديدًا تم نشره من قبل المؤسسات العسكرية للبحث في العلماء والمؤسسات في السنوات الأخيرة. يمكن أن يؤدي فشل الأجزاء المعدنية إلى تدهور أداء قطعة العمل في الحالات البسيطة وحوادث سلامة الحياة في الحالات الكبرى. يعد تحديد أسباب الفشل من خلال تحليل الفشل واقتراح تدابير التحسين الفعالة خطوات أساسية لضمان التشغيل الآمن للمشروع. ولذلك، فإن الاستفادة الكاملة من مزايا الفحص المجهري الإلكتروني الماسح سيساهم بشكل كبير في تقدم صناعة المواد المعدنية.     01 ملاحظة بالمجهر الإلكتروني لكسر الشد للأجزاء المعدنية        يحدث الكسر دائمًا في الجزء الأضعف من الأنسجة المعدنية ويسجل الكثير من المعلومات القيمة حول عملية الكسر بأكملها، لذلك تم دائمًا التركيز على ملاحظة ودراسة الكسر في دراسة الكسر. يستخدم التحليل المورفولوجي للكسر لدراسة بعض المشاكل الأساسية التي تؤدي إلى كسر المادة، مثل سبب الكسر، وطبيعة الكسر، وطريقة الكسر. إذا أردنا دراسة آلية كسر المادة بعمق، فعادةً ما يتعين علينا تحليل تكوين المنطقة الدقيقة على سطح الكسر، وقد أصبح تحليل الكسر الآن أداة مهمة لتحليل فشل المكونات المعدنية.     الشكل 1. CIQTEK المجهر الإلكتروني الماسح SEM3100 مورفولوجيا كسر الشد   وفقا لطبيعة الكسر، يمكن تصنيف الكسر على نطاق واسع إلى كسر هش وكسر بلاستيكي. عادة ما يكون سطح الكسر للكسر الهش عموديًا على إجهاد الشد، ويتكون الكسر الهش من سطح لامع بلوري لامع من المنظر العياني؛ عادة ما يكون الكسر البلاستيكي ليفيًا مع وجود غمازات دقيقة على الكسر من وجهة النظر المجهرية.   الأساس التجريبي لتحليل الكسر هو الملاحظة والتحليل المباشر للخصائص المورفولوجية والمجهرية لسطح الكسر. في كثير من الحالات يمكن تحديد طبيعة الكسر وموقع البدء ومسار امتداد الكسر باستخدام الملاحظة المجهرية، ولكن لإجراء دراسة تفصيلية بالقرب من مصدر الكسر لتحليل سبب الكسر وآلية الكسر، يجب الملاحظة المجهرية. ضروري، ونظرًا لأن الكسر عبارة عن سطح غير مستوٍ وخشن، فيجب أن يتمتع المجهر المستخدم لمراقبة الكسر بأقصى عمق للمجال وأوسع نطاق تكبير ممكن ودقة عالية. من خلال الجمع بين هذه الاحتياجات، يتم استخدام SEM على نطاق واسع في مجال تحليل الكسور. الشكل 1: ثلاث عينات من كسر الشد، من خلال الملاحظة العيانية منخفضة التكبير ومراقبة البنية المجهرية العالية التكبير، عينة الكسر هي نمط نهر (الشكل أ) لخصائص الكسر الهش النموذجية؛ عينة B العيانية لا مورفولوجيا ليفي (الشكل B)، المجهرية لا تظهر أعشاش صعبة، لكسر هش؛ تتكون العينة C من الكسر العياني من جوانب لامعة، وبالتالي فإن كسر الشد أعلاه عبارة عن كسر هش.   02 المراقبة المجهرية الإلكترونية لشوائب ا...

هل يمكنك أن تتخيل قرصًا صلبًا لجهاز كمبيوتر محمول بحجم حبة الأرز؟ Skyrmion، وهو هيكل شبه جسيم غامض في المجال المغناطيسي، يمكن أن يجعل هذه الفكرة التي لا يمكن تصورها حقيقة واقعة، مع مساحة تخزين أكبر ومعدلات نقل أسرع للبيانات لهذه "حبة الأرز". فكيف يمكن مراقبة هذا الهيكل الجزيئي الغريب؟ The CIQTEK Quantum Diamond Atomic يمكن أن يخبرك مجهر القوة (QDAFM)، المستند إلى مركز النيتروجين الشاغر (NV) في التصوير الماسي ومسح AFM، بالإجابة.     ما هو سكيرميون   مع التطور السريع للدوائر المتكاملة واسعة النطاق، وعملية الرقائق إلى مقياس النانومتر، تم تسليط الضوء تدريجياً على التأثير الكمي، وواجه "قانون مور" حدودًا فيزيائية. وفي الوقت نفسه، مع هذه الكثافة العالية للمكونات الإلكترونية المتكاملة على الشريحة، أصبحت مشكلة التبديد الحراري تحديًا كبيرًا. يحتاج الناس بشكل عاجل إلى تكنولوجيا جديدة لاختراق عنق الزجاجة وتعزيز التنمية المستدامة للدوائر المتكاملة.   يمكن لأجهزة Spintronics تحقيق كفاءة أعلى في تخزين المعلومات ونقلها ومعالجتها من خلال استغلال خصائص دوران الإلكترونات، وهي طريقة مهمة لاختراق المعضلة المذكورة أعلاه. في السنوات الأخيرة، من المتوقع أن تكون الخصائص الطوبولوجية في الهياكل المغناطيسية والتطبيقات المرتبطة بها هي حاملات المعلومات للجيل القادم من الأجهزة الإلكترونية الدورانية، والتي تعد واحدة من النقاط الساخنة للبحث الحالي في هذا المجال.   Skyrmion (المشار إليه فيما بعد باسم Skyrmion المغناطيسي) عبارة عن بنية تدور محمية طوبولوجيًا بخصائص شبه جسيمية، وباعتباره نوعًا خاصًا من جدار المجال المغناطيسي، فإن هيكله عبارة عن توزيع مغنطة مع دوامات. على غرار جدار المجال المغناطيسي، يوجد أيضًا انعكاس لحظي مغناطيسي في Skyrmion، ولكن على عكس جدار المجال، فإن Skyrmion عبارة عن بنية دوامية، ويكون انعكاس عزمه المغناطيسي من المركز إلى الخارج، والأنواع الشائعة هي من نوع Bloch Skyrmions وSkyrmions من نوع نيل.   الشكل 1:  رسم تخطيطي لهيكل skyrmion. ( أ ) Skyrmions من نوع Neel ( ب ) Skyrmions من نوع Bloch   Skyrmion عبارة عن حامل معلومات طبيعي يتمتع بخصائص فائقة مثل سهولة التلاعب وسهولة الثبات وصغر الحجم وسرعة القيادة السريعة. لذلك، من المتوقع أن تلبي الأجهزة الإلكترونية المعتمدة على Skyrmions متطلبات الأداء للأجهزة المستقبلية من حيث عدم التقلب، والقدرة العالية، والسرعة العالية، وانخفاض استهلاك الطاقة.   ما هي تطبيقات Skyrmions   ذاكرة مضمار السباق Skyrmion تستخدم ذاكرة مضمار السباق أسلاكًا نانوية مغناطيسية كمسارات وجدران المجال المغناطيسي كحاملات، حيث يقود التيار الكهربائي حركة جدران المجال المغناطيسي. في عام 2013، اقترح الباحثون ذاكرة حلبة السباق Skyrmion، وهي بديل واعد أكثر. بالمقارنة مع كثافة محرك الأقراص الحالية لجدار المجال المغناطيسي، فإن Skyrmion أصغر بمقدار 5-6 أوامر، مما قد يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة. عن طريق ضغط Skyrmions، يمكن أن تكون المسافة بين Skyrmions المجاورة وقطر Skyrmion بنفس الترتيب من حيث الحجم، مما قد يؤدي إلى كثافة تخزين أعلى.   الشكل 2: ذاكرة مضمار السباق المستندة إلى Skyrmion   ترانزستور سكيرميون يمكن أيضًا استخدام Skyrmions في اتجاه الترانزستورات، مما يفتح أفكارًا جديدة لتطوير أشباه الموصلات. كما هو مبين في الشكل 3، يتم إنشاء Skyrmion في أحد طرفي الجهاز باستخدام MTJ (تقاط...

طريقة محاصرة الدوران الإلكتروني بالرنين المغنطيسي (EPR) هي طريقة تجمع بين تقنية محاصرة الدوران وتقنية EPR للكشف عن الجذور الحرة قصيرة العمر.     لماذا نستخدم تقنية Spin Trapping؟ الجذور الحرة  هي ذرات أو مجموعات ذات إلكترونات غير متزاوجة تتشكل عن طريق الروابط التساهمية للجزيئات المركبة تحت ظروف خارجية مثل الحرارة والضوء. وهي موجودة على نطاق واسع في الطبيعة. ومع تطور التخصصات المتعددة مثل علم الأحياء والكيمياء والطب، وجد العلماء أن العديد من الأمراض ترتبط بالجذور الحرة. ومع ذلك، نظرًا لطبيعتها النشطة والمتفاعلة، فإن الجذور الحرة المتولدة في التفاعلات غالبًا ما تكون غير مستقرة في درجة حرارة الغرفة ويصعب اكتشافها مباشرة باستخدام طرق التحليل الطيفي التقليدية EPR.    على الرغم من أنه يمكن دراسة الجذور الحرة قصيرة العمر بواسطة تقنيات EPR التي تم حلها بالوقت أو تقنيات التجميد السريع ذات درجة الحرارة المنخفضة، إلا أن تركيزاتها المنخفضة لمعظم الجذور الحرة في النظم البيولوجية تحد من تنفيذ التقنيات المذكورة أعلاه. من ناحية أخرى، تسمح تقنية محاصرة الدوران باكتشاف الجذور الحرة قصيرة العمر في درجة حرارة الغرفة من خلال طريقة غير مباشرة.     أساسيات تقنية محاصرة الدوران   في تجربة محاصرة الدوران، تتم إضافة مصيدة الدوران (مادة مضادة للمغناطيسية غير مشبعة قادرة على محاصرة الجذور الحرة) إلى النظام. بعد إضافة مصيدة الدوران، ستشكل الجذور غير المستقرة والمصيدة مقاربات تدور أكثر استقرارًا أو أطول عمرًا. من خلال الكشف عن أطياف EPR لمقاربات الدوران ومعالجة البيانات وتحليلها، يمكننا عكس نوع الجذور وبالتالي اكتشاف الجذور الحرة غير المستقرة بشكل غير مباشر.     الشكل 1 مبدأ تقنية التقاط الدوران (DMPO كمثال)     اختيار سبين فخ   مصائد الدوران الأكثر استخدامًا على نطاق واسع هي بشكل أساسي مركبات النيترون أو النيتروسو، ومصائد الدوران النموذجية هي MNP (2-ميثيل-2-نيتروسوبروبان ديمر)، PBN (N-tert-بوتيل α-فينيل نيترون)، DMPO (5،5-ثنائي ميثيل- 1-بيرولين-N-أكسيد)، وتظهر الهياكل في الشكل 2. ويجب أن تستوفي مصيدة الدوران الممتازة ثلاثة شروط.   1. يجب أن تكون المقاربات الدورانية التي تتكون من مصائد الدوران ذات الجذور الحرة غير المستقرة مستقرة بطبيعتها وطويلة العمر. 2. يجب أن يكون من السهل تمييز أطياف EPR الخاصة بمقاربات الدوران التي تتكون من مصائد الدوران ومختلف الجذور غير المستقرة. 3. من السهل أن تتفاعل مصيدة الدوران بشكل خاص مع مجموعة متنوعة من الجذور الحرة، ولا يوجد أي تفاعل جانبي. بناءً على الشروط المذكورة أعلاه، فإن مصيدة الدوران المستخدمة على نطاق واسع في مختلف الصناعات هي DMPO.     الشكل 2: التركيب الكيميائي التخطيطي لـ MNP، PBN، DMPO   الجدول بالحجم الكامل     الأنواع الشائعة من الجذور الحرة المحاصرة للدوران   في تجارب محاصرة الدوران، الأكثر شيوعًا هي الجذور المتمركزة O و N، مثل أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) وأنواع النيتروجين التفاعلي (RNS)، ولكن ليست كل ROS وRNS هي جذور حرة، كما هو موضح في الشكل 3. علاوة على ذلك، فإن الجذور S المركزية، مثل جذور الكبريتات، هي أيضًا جذور حرة أكثر شيوعًا يمكن دراستها عن طريق طرق الاصطياد الدوراني.     الشكل 3: ROS وRNS المشتركة   بالنسبة لتجارب الملاءمة الدورانية، يمكن أن تؤثر عوامل كثيرة، مثل وقت إضافة عامل الملاءم...

تعد تقنية الرنين المغنطيسي الإلكتروني (EPR أو ESR) هي الطريقة الوحيدة المتاحة للكشف المباشر عن الإلكترونات غير المتزاوجة في العينات. من بينها، يمكن أن توفر طريقة EPR الكمية (ESR) عدد دورات الإلكترون غير المتزاوجة في العينة، وهو أمر ضروري في دراسة حركية التفاعل، وشرح آلية التفاعل والتطبيقات التجارية. ولذلك، فإن الحصول على أعداد دوران الإلكترون غير المقترنة للعينات عن طريق تقنيات الرنين المغنطيسي الإلكتروني كان موضوعًا ساخنًا للبحث.  تتوفر طريقتان رئيسيتان للرنين المغنطيسي الإلكتروني الكمي: EPR الكمي النسبي (ESR) وEPR الكمي المطلق (ESR).     طريقة EPR الكمية النسبية (ESR).   يتم إنجاز طريقة EPR الكمية النسبية من خلال مقارنة المنطقة المتكاملة لطيف امتصاص EPR لعينة غير معروفة مع المنطقة المتكاملة لطيف امتصاص EPR لعينة قياسية. ولذلك، في أسلوب EPR الكمي النسبي، يجب إدخال عينة قياسية مع عدد معروف من الدورات. لا يرتبط حجم المنطقة المتكاملة لطيف امتصاص EPR بعدد دورات الإلكترون غير المتزاوجة في العينة فحسب، بل يرتبط أيضًا بإعدادات المعلمات التجريبية وثابت العزل الكهربائي للعينة وحجم العينة وشكلها ، وموضع العينة في تجويف الرنين. ولذلك، للحصول على نتائج كمية أكثر دقة في طريقة EPR الكمية النسبية، يجب أن تكون العينة القياسية والعينة غير المعروفة متشابهة في الطبيعة، ومتشابهة في الشكل والحجم، وفي نفس الموضع في تجويف الرنين.   مصادر خطأ EPR الكمي     طريقة EPR الكمية المطلقة  (ESR).   تعني طريقة EPR الكمية المطلقة أنه يمكن الحصول على عدد دورات الإلكترون غير المتزاوجة في العينة مباشرة عن طريق اختبار EPR دون استخدام عينة قياسية. في تجارب EPR الكمية المطلقة، للحصول على عدد دورات الإلكترون غير المتزاوجة في عينة مباشرة، قيمة منطقة التكامل التربيعية لطيف EPR (عادة الطيف التفاضلي من الدرجة الأولى) للعينة المراد اختبارها، المعلمات التجريبية، هناك حاجة إلى حجم العينة، وظيفة توزيع تجويف الرنين وعامل التصحيح. يمكن الحصول على العدد المطلق لدوران الإلكترون غير المزدوج في العينة مباشرة عن طريق الحصول أولاً على طيف EPR للعينة من خلال اختبار EPR، ثم معالجة الطيف التفاضلي من الدرجة الأولى EPR للحصول على قيمة المنطقة المتكاملة الثانية، ثم الجمع بين المعلمات التجريبية وحجم العينة ووظيفة توزيع تجويف الرنين وعامل التصحيح.   CIQTEK التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي الإلكتروني   يمكن استخدام القياس الكمي المطلق للإلكترونات غير المتزاوجة في التحليل الطيفي CIQTEK EPR (ESR) للحصول على عدد الدوران للإلكترونات غير المتزاوجة في عينة مباشرة دون استخدام مرجع أو عينة قياسية. يتم ضبط وظيفة توزيع تجويف الرنين وعامل التصحيح قبل شحن الجهاز. بعد اكتمال التحليل الطيفي، يحتاج المستخدم فقط إلى إدخال المعلمات ذات الصلة في البرنامج للحصول على عدد الدوران للإلكترونات غير المقترنة في العينة مباشرة. تتضمن معلمات إدخال المستخدم: قطر العينة، وطول العينة، وعدد الكم المغزلي للإلكترون، ودرجة حرارة الاختبار، ومنطقة التكامل الثانوية، والمسافة من مركز العينة إلى موضع مقطع تحرير العينة العلوي. تتيح هذه الوظيفة للمستخدم الحصول بسهولة وسرعة على عدد دورات الإلكترون غير المتزاوجة في عينة الاختبار.   واجهة وظيفة EPR الكمية المطلقة (ESR) CIQTEK   يوفر التحليل الطيفي CIQTEK EPR (ESR) طريقة تحليلية غير مدمرة للكشف المباشر عن المواد البارامغناطيسية. يمكنه دراسة...

استنادًا إلى الخصائص الكمومية، تتمتع مستشعرات دوران الإلكترون بحساسية عالية ويمكن استخدامها على نطاق واسع لاستكشاف الخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة، مثل المجال الكهربائي، والمجال المغناطيسي، وديناميكيات الجزيئات أو البروتين، والجسيمات النووية أو غيرها. هذه المزايا الفريدة وسيناريوهات التطبيق المحتملة تجعل من أجهزة الاستشعار القائمة على الدوران اتجاهًا بحثيًا ساخنًا في الوقت الحاضر. يحتوي Sc 3 C 2 @C 80  على دوران إلكترون مستقر للغاية محمي بقفص كربون، وهو مناسب للكشف عن امتصاص الغاز داخل المواد المسامية. Py-COF عبارة عن مادة إطارية عضوية مسامية ظهرت مؤخرًا وتتميز بخصائص امتصاص فريدة، وتم تحضيرها باستخدام وحدة بناء ذاتية التكثيف مع مجموعة فورميل ومجموعة أمينو. تم تحضيره بحجم مسام نظري يبلغ 1.38 نانومتر. وبالتالي، يمكن لوحدة ميتالوفوليرين Sc 3 C 2 @ C 80  (حجمها ~ 0.8 نانومتر) أن تدخل أحد المسام النانوية لـ Py-COF.   تم تطوير مستشعر نانوسبين يعتمد على معدن الفوليرين بواسطة تايشان وانغ، الباحث في معهد الكيمياء بالأكاديمية الصينية للعلوم، للكشف عن امتزاز الغاز داخل إطار عضوي مسامي. تم دمج الفوليرين المعدني البارامغناطيسي، Sc 3 C 2 @ C 80 ، في المسام النانوية لإطار عضوي تساهمي قائم على البيرين (Py-COF). تم تسجيل N 2、CO、CH 4、CO 2、C 3 H 6  و C 3 H 8  داخل Py-COF المضمن مع مسبار الدوران Sc 3 C 2 @ C 80  باستخدام تقنية EPR ( CIQTEK EPR200-Plus لقد تبين أن إشارات EPR الخاصة بـ Sc 3 C 2 @ C 80 المضمنة  ترتبط بانتظام بخصائص امتصاص الغاز لـ Py-COF. نُشرت نتائج الدراسة في مجلة Nature Communications تحت عنوان "مستشعر الدوران النانوي المضمن للفحص الموضعي لامتصاص الغاز داخل الأطر العضوية المسامية".     التحقق من خصائص امتصاص الغاز لـ Py-COF باستخدام الدوران الجزيئي لـ Sc 3 C 2 @ C 8     في هذه الدراسة، استخدم المؤلفون الفليرين المعدني ذي الخصائص البارامغناطيسية، Sc 3 C 2 @ C 80  (حجمه حوالي 0.8 نانومتر)، كمسبار دوران مدمج في ثقب نانوي واحد من COF (Py-COF) المعتمد على البيرين للكشف عن امتصاص الغاز. داخل Py-COF.  بعد ذلك، تم دراسة خصائص الامتزاز لـ Py-COF للغازات N 2、CO、CH 4、CO 2、C 3 H 6  وC 3 H 8 من خلال تسجيل إشارات Sc 3 C 2 @C 80  EPR المضمنة. لقد تبين أن إشارات EPR الخاصة بـ Sc 3 C 2 @ C 80  تتبع بانتظام خصائص امتصاص الغاز لـ Py-COF. وعلى عكس قياسات درجة حرارة الامتزاز التقليدية، يمكن لمستشعر الدوران النانوي القابل للزرع اكتشاف امتزاز الغاز وامتزازه من خلال المراقبة في الموقع في الوقت الفعلي. تم أيضًا استخدام مستشعر nanospin المقترح لاستكشاف خصائص امتصاص الغاز للإطار المعدني العضوي (MOF-177)، مما يدل على تعدد استخداماته.     العلاقة بين خصائص امتصاص الغاز وإشارات EPR     تأثير ضغط الغاز على إشارة EPR     تحليل عرض خط إشارة EPR   لقد اجتذبت أجهزة الاستشعار المبنية على الدوران اهتمامًا كبيرًا نظرًا لحساسيتها العالية. هنا، قمنا بتطوير مستشعر دوران نانو قائم على الميتالوفوليرين لفحص امتصاص الغاز داخل الأطر العضوية المسامية. لهذا الغرض، تم اختيار الفليرين المعدني النشط الدوران، Sc 3 C 2 @ C 80،  ودمجه في ثقب نانوي من إطار عضوي تساهمي قائم على البيرين (Py-COF). سجل التحليل الطيفي بالرنين المغنطيسي الإلكتروني (EPR) إشارات EPR لـ Sc 3 C 2 @ C 80...

الطاقة الهيدروجينية هي الطاقة النظيفة التي تقود التحول من الطاقة الأحفورية التقليدية إلى الطاقة الخضراء. كثافة الطاقة فيه تبلغ 3 أضعاف كثافة النفط و 4.5 أضعاف كثافة الفحم! إنه الاتجاه التكنولوجي المدمر لثورة الطاقة المستقبلية. تعد خلية الوقود الهيدروجيني الناقل الرئيسي لتحقيق تحويل الطاقة الهيدروجينية إلى طاقة كهربائية، وتولي الدول في جميع أنحاء العالم أهمية كبيرة لتطوير تكنولوجيا خلايا الوقود الهيدروجيني. وقد طرح هذا متطلبات أعلى على المواد وتكنولوجيا المعالجة ووسائل توصيف الطاقة الهيدروجينية وسلسلة صناعة خلايا الوقود الهيدروجينية. تعد تقنية امتصاص الغاز إحدى الطرق المهمة لتوصيف سطح المادة، وتلعب دورًا حاسمًا في استخدام طاقة الهيدروجين بشكل رئيسي في خلايا الوقود الهيدروجيني.   تطبيق تكنولوجيا امتصاص الغاز للتوصيف في صناعة إنتاج الهيدروجين كيفية إنتاج الهيدروجين هي الخطوة الأولى في تسخير الطاقة الهيدروجينية. يعتبر إنتاج الهيدروجين من الماء التحليلي بدرجة نقاء عالية، وغاز منخفض الشوائب، وسهل الدمج مع مصادر الطاقة المتجددة، أكثر إمدادات الطاقة الهيدروجينية الخضراء الواعدة في المستقبل [1]. لتحسين كفاءة إنتاج الهيدروجين من الماء المُحلل كهربائيًا، يعد تطوير واستخدام محفزات القطب الكهربائي HER عالية الأداء طريقة مجربة.  تتمتع المواد الكربونية المسامية التي يمثلها الجرافين بخصائص فيزيائية وكيميائية ممتازة، مثل بنية المسام الغنية، ومساحة السطح المحددة الكبيرة، والموصلية الكهربائية العالية، والاستقرار الكهروكيميائي الجيد، مما يوفر فرصًا جديدة لبناء أنظمة تحفيزية مركبة فعالة. يتم تعزيز قدرة ترسيب الهيدروجين باستخدام تحميل المحفز المساعد أو المنشطات غير المتجانسة [2].   بالإضافة إلى ذلك، أظهر عدد كبير من الدراسات أن النشاط التحفيزي لمحفزات القطب الكهربائي HER يعتمد إلى حد كبير على عدد المواقع النشطة المكشوفة على أسطحها، وكلما زادت المواقع النشطة المكشوفة، كان أدائها التحفيزي المقابل أفضل. إن المساحة السطحية الأكبر المحددة لمادة الكربون المسامية، عند استخدامها كحامل، ستعرض إلى حد ما مواقع أكثر نشاطًا للمادة النشطة وتسريع تفاعل إنتاج الهيدروجين.   فيما يلي أمثلة لتوصيف مواد الجرافين باستخدام محلل حجم المسام وحجم السطح المحدد لسلسلة CIQTEK V-Sorb X800.  من الشكل 1، يمكن ملاحظة أن مساحة سطح الجرافين المحضرة بعمليات مختلفة بها فرق كبير قدره 516.7 م2/جم و88.64 م2/جم، على التوالي. يمكن للباحثين استخدام نتائج اختبار مساحة السطح المحددة لإصدار حكم على النشاط الحفاز الأساسي، والذي يمكن أن يوفر مرجعًا مناظرًا لإعداد المحفزات المركبة.     الشكل 1: نتائج اختبار المساحة السطحية المحددة للجرافين التي تم تصنيعها بواسطة عمليات مختلفة   بالإضافة إلى ذلك، قام العديد من الباحثين بتحسين نشاط التحفيز الكهربي لإنتاج الهيدروجين من الماء المُحلل كهربائيًا عن طريق الجمع بين فوسفيدات المعادن الانتقالية، مثل فوسفيد الكوبالت، مع مواد الكربون ذات مساحة سطحية عالية محددة. كما هو مبين في الشكل 2، عن طريق تحميل فوسفيد الكوبالت على مواد كربونية مسامية، يمكن استنتاج أن المساحة السطحية المحددة لمركبات فوسفيد الكربون/الكوبالت تصل إلى 195.44 م2/جم من خلال نتائج اختبار BET. يمكن أن توفر المساحة السطحية العالية المحددة مواقع أكثر نشاطًا في اتصال مع المنحل بالكهرباء، وفي نفس الوقت، نظرًا لامتصاص الأكسجين/الهيدروجين المعتدل وطاقة التفكك، فإنه سيُظهر بعد...

هل تعلم أن الضوء يمكن أن يصدر الصوت؟ وفي أواخر القرن التاسع عشر، اكتشف العالم ألكسندر جراهام بيل (الذي يعتبر أحد مخترعي الهاتف) ظاهرة إنتاج المواد لموجات صوتية بعد امتصاصها للطاقة الضوئية، والمعروفة باسم التأثير الصوتي الضوئي.   ألكسندر جراهام بيل مصدر الصورة: تكنولوجيا سينا   بعد ستينيات القرن العشرين، ومع تطور تقنية الكشف عن الإشارات الضعيفة، ظهرت ميكروفونات عالية الحساسية وميكروفونات سيراميكية كهرضغطية. طور العلماء تقنية تحليل طيفي جديدة تعتمد على التأثير الصوتي الضوئي - التحليل الطيفي الصوتي، والذي يمكن استخدامه للكشف عن مواد العينات وخصائصها الحرارية الطيفية، لتصبح أداة قوية للأبحاث الفيزيائية والكيميائية في المركبات غير العضوية والعضوية وأشباه الموصلات والمعادن ومواد البوليمر ، إلخ.     كيف يمكننا أن نجعل الضوء يصدر صوتا؟ كما هو موضح في الشكل أدناه، يسقط مصدر الضوء المشكل بواسطة جهاز أحادي اللون، أو الضوء النبضي مثل الليزر النبضي، على خلية ضوئية صوتية. تمتص المادة المراد قياسها في الخلية الضوئية الصوتية الطاقة الضوئية، ويختلف معدل الامتصاص باختلاف الطول الموجي للضوء الساقط والمادة. ويرجع ذلك إلى مستويات الطاقة المختلفة للجزيئات الذرية المكونة في المواد المختلفة، ويزداد معدل امتصاص الضوء بواسطة المادة عندما يكون تردد ν للضوء الساقط قريبًا من مستوى الطاقة hν. إن الجزيئات الذرية التي تقفز إلى مستويات طاقة أعلى بعد امتصاص الضوء لا تبقى عند مستويات الطاقة الأعلى؛ وبدلاً من ذلك، فإنها تميل إلى إطلاق الطاقة والاسترخاء مرة أخرى إلى أدنى حالة أرضية، حيث تظهر الطاقة المتحررة غالبًا كطاقة حرارية وتتسبب في تمدد المادة حرارياً وتغير الحجم. عندما نقوم بتقييد حجم مادة ما، على سبيل المثال، عن طريق تعبئتها في خلية ضوئية صوتية، فإن توسعها يؤدي إلى تغيرات في الضغط. بعد تطبيق تعديل دوري على شدة الضوء الساقط، تتغير أيضًا درجة الحرارة والحجم والضغط للمادة بشكل دوري، مما يؤدي إلى ظهور موجة ميكانيكية يمكن اكتشافها. يمكن اكتشاف هذا التذبذب بواسطة ميكروفون حساس أو ميكروفون سيراميكي كهروضغطي، وهو ما نسميه الإشارة الصوتية الضوئية.   التخطيطي المبدأ     كيف يقوم مضخم القفل بقياس الإشارات الصوتية الضوئية؟   باختصار، يتم إنشاء الإشارة الصوتية الضوئية بواسطة إشارة ضغط أصغر بكثير يتم تحويلها من حرارة صغيرة جدًا (صادرة عن طريق الاسترخاء الذري أو الجزيئي). لا يمكن بالضرورة اكتشاف مثل هذه الإشارات الضعيفة للغاية بدون مكبرات الصوت المقفلة.   في التحليل الطيفي الصوتي الضوئي، تحتاج الإشارة المجمعة من الميكروفون إلى تضخيمها بواسطة مضخم أولي ومن ثم قفلها على إشارة التردد التي نحتاجها بواسطة مضخم قفل. وبهذه الطريقة، يمكن اكتشاف إشارة طيفية صوتية عالية نسبة الإشارة إلى الضوضاء ويمكن قياس خصائص العينة.   أطلقت CIQTEK سلسلة من أدوات الكشف عن الإشارات الضعيفة استنادًا إلى تراكمها التكنولوجي العميق وقدراتها الهندسية الممتازة للمنتج في مجال قياس الدقة الكمومية، ويعد مضخم القفل الرقمي LIA001M واحدًا منها، والذي يلعب دورًا مهمًا في البحث. البصريات، وعلوم المواد، وتكنولوجيا الكم، والمجهر المجهري الماسح، وأجهزة الاستشعار.     مضخم القفل CIQTEK LIA001M هو مضخم قفل رقمي عالي الأداء ومتعدد الوظائف. استنادًا إلى الأجهزة المتقدمة وتصميم تكنولوجيا معالجة الإشارات الرقمية، مع واجهات الإدخال والإخراج التناظرية الغنية، فهو يجمع بين مضخم القف...

تم استخدام تقنية محاصرة الدوران على نطاق واسع في علم الأحياء والكيمياء لأنها يمكن أن تحقق اكتشاف الجذور قصيرة العمر. بالنسبة لتجارب تعويض الدوران، يمكن أن تؤثر العديد من العوامل مثل وقت إضافة عامل الملاءمة وتركيز عامل الملاءمة ومذيب النظام ودرجة الحموضة على النتائج التجريبية. ولذلك، بالنسبة للجذور المختلفة، من الضروري تحديد عامل الملاءمة وتصميم المخطط التجريبي بشكل معقول لتحقيق أفضل النتائج التجريبية.   1. وكيل الاصطياد واختيار المذيبات   الجذور المركزية O الشائعة هي جذور الهيدروكسيل، وجذور أنيون الأكسيد الفائق، والأكسجين المفرد.   جذور الهيدروكسيل ( ∙OH )   بالنسبة لجذور الهيدروكسيل، عادة ما يتم اكتشافها في المحاليل المائية ويتم التقاطها باستخدام DMPO، الذي يشكل منتجات متقاربة مع DMPO بعمر نصف يتراوح من دقائق إلى عشرات الدقائق.   جذور أنيون الأكسيد الفائق ( ∙O 2 - )   بالنسبة لجذور أنيون الأكسيد الفائق، إذا تم اختيار DMPO كعامل الملاءمة، فيجب إجراء الكشف في نظام الميثانول. وذلك لأن قدرة الارتباط بين الماء وDMPO أعلى من قدرة جذور الأكسيد الفائق على DMPO. إذا تم اكتشاف جذور الأكسيد الفائق في الماء، فإن سرعة ربط الماء بـ DMPO ستكون أكبر من سرعة ربط جذور الأكسيد الفائق بـ DMPO، مما يؤدي إلى عدم إمكانية التقاط جذور الأكسيد الفائق بسهولة. وبطبيعة الحال، إذا تم إنتاج جذور الأكسيد الفائق بكميات كبيرة، فقد يتم التقاطها أيضًا بواسطة DMPO. إذا أراد المرء احتجاز جذور الأكسيد الفائق في محلول مائي، فيجب اختيار BMPO كعامل محاصرة لأن نصف عمر المقارنات التي تشكلها محاصرة جذور الأكسيد الفائق BMPO في محلول مائي يمكن أن يصل إلى عدة دقائق.   حالة خطية واحدة ( 1 O 2 )   للكشف عن الأكسجين في الحالة الخطية الواحدة، يتم تحديد TEMP عادةً كعامل الالتقاط، ويظهر مبدأ الكشف الخاص به في الشكل 1. يمكن للأكسجين في الحالة الخطية الواحدة أكسدة TEMP لتكوين جذور TEMPO تحتوي على إلكترونات مفردة، والتي يمكن اكتشافها بواسطة الإلكترون المغنطيسي قياس الطيف الرنيني. نظرًا لأن TEMP يتأكسد بسهولة وعرضة لإشارة الخلفية، يجب اختبار TEMP قبل اكتشاف أكسجين الحالة أحادية الخط كتجربة تحكم. الشكل 1: آلية TEMP للكشف عن الأكسجين القميص     الجدول بالحجم الكامل   2、وقت إضافة عامل الملاءمة         في تفاعلات التحفيز الضوئي، عندما يشع الضوء المحفز، يتم إثارة إلكترونات نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل، مما ينتج عنه أزواج إلكترون/ثقب. تتطلب مثل هذه التجارب عمومًا إضافة عامل الملاءمة قبل تشعيع الضوء، وبالاشتراك مع نظام الإضاءة في الموقع، يمكن دراسة تباين الإشارة الجذرية مع وقت تشعيع الضوء، كما هو موضح في الشكل 2، مع تشعيع ضوئي مختلف مرات، يختلف محتوى ∙OH الناتج.   الشكل 2: نتائج تجارب الإضاءة في الموقع CIQTEK   في تفاعل التسخين، إذا كانت درجة حرارة التفاعل أقل من درجة الحرارة المسموح بها لعامل الاصطياد، فيمكن إضافة عامل الاصطياد قبل التفاعل. إذا كانت درجة حرارة التفاعل أعلى من درجة حرارة التسامح لعامل الاصطياد، فيجب إضافة عامل الاصطياد بعد التفاعل لأخذ العينات بسرعة.   3 、 الكشف عن الجذور الحرة والاحتياطات   (1) تكون جذور التقاط DMPO التي تتكون من عمر المضاف قصيرة بشكل عام، لأن معدل التوليد بطيء ويحتاج إلى وقت طويل لتراكم التفاعلات الكيميائية، يمكن استخدام BMPO كعامل التقاط، مثل تكوين BMPO و∙OH للإضافة يمكن أن يصل ...