التطبيقات

في البحث العلمي، حبوب اللقاح لديها مجموعة واسعة من التطبيقات. وفقا للدكتور ليمي ماو، معهد نانجينغ للجيولوجيا وعلم الحفريات، الأكاديمية الصينية للعلوم، من خلال استخراج وتحليل حبوب اللقاح المختلفة المترسبة في التربة، من الممكن فهم النباتات الأم التي جاءت منها على التوالي، وبالتالي استنتاج البيئة والمناخ فى ذلك التوقيت. في مجال البحوث النباتية، توفر حبوب اللقاح بشكل أساسي أدلة مرجعية مجهرية للتصنيف المنهجي. والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أنه يمكن أيضًا تطبيق أدلة حبوب اللقاح في قضايا التحقيق الجنائي. يمكن لعلم الطب الشرعي أن يدعم بشكل فعال وقائع الجريمة باستخدام أدلة طيف حبوب اللقاح على الملابس المصاحبة للمشتبه به وفي مسرح الجريمة. في مجال البحوث الجيولوجية، تم استخدام حبوب اللقاح على نطاق واسع في إعادة بناء تاريخ الغطاء النباتي، والبيئة الماضية، ودراسات تغير المناخ. في الدراسات الأثرية التي تستكشف الحضارات والموائل الزراعية البشرية المبكرة، يمكن لحبوب اللقاح أن تساعد العلماء على فهم تاريخ تدجين الإنسان المبكر للنباتات، وما هي المحاصيل الغذائية التي تمت زراعتها، وما إلى ذلك.    الشكل 1: صورة نموذج حبوب اللقاح ثلاثية الأبعاد (تم التقاطها بواسطة الدكتور ليمي ماو، المنتج الذي طوره الدكتور أوليفر ويلسون)   ويتراوح حجم حبوب اللقاح من بضعة ميكرونات إلى أكثر من مائتي ميكرون، وهو أمر يتجاوز دقة الملاحظة البصرية ويتطلب استخدام المجهر للمراقبة والدراسة. حبوب اللقاح تأتي في مجموعة واسعة من الأشكال، بما في ذلك الاختلافات في الحجم والشكل وبنية الجدار والزخرفة. تعتبر زخرفة حبوب اللقاح من أهم القواعد للتعرف على حبوب اللقاح وتمييزها. ومع ذلك، فإن دقة المجهر البيولوجي البصري لها قيود مادية، فمن الصعب أن نلاحظ بدقة الاختلافات بين زخارف حبوب اللقاح المختلفة، وحتى زخرفة بعض حبوب اللقاح الصغيرة لا يمكن ملاحظتها. ولذلك، يحتاج العلماء إلى استخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) بدقة عالية وعمق مجال كبير للحصول على صورة واضحة للسمات المورفولوجية لحبوب اللقاح. في دراسة حبوب اللقاح الأحفورية، من الممكن تحديد النباتات المحددة التي ينتمي إليها حبوب اللقاح، وذلك لفهم المعلومات النباتية والبيئة والمناخية في ذلك الوقت بشكل أكثر دقة.     البنية الدقيقة لحبوب اللقاح   في الآونة الأخيرة،  استخدم الباحثون CIQTEK Tungsten Filament SEM3100 وCIQTEK Field Emission SEM5000 لمراقبة مجموعة متنوعة من حبوب اللقاح مجهريًا .  الشكل 2: خيوط التنغستن CIQTEK SEM3100 والانبعاث الميداني SEM5000   1. زهر الكرز حبوب اللقاح كروية مستطيلة الشكل. مع وجود ثلاثة أخاديد مسام (بدون حبوب اللقاح المعالجة، المسام ليست واضحة)، تصل الأخاديد إلى كلا القطبين. الجدار الخارجي ذو زخرفة مخططة.     2. الرشاد البنفسجي الصيني (Orychophragmus violaceus) شكل حبوب اللقاح للرشاد البنفسجي الصيني بيضاوي الشكل، مع 3 أخاديد، والسطح له نمط شبكي، ويختلف حجم الشبكة.     3. أوتيليا حبوب اللقاح مستديرة، مع نتوءات تشبه العمود الفقري على السطح.     4. ليلى تكون حبوب اللقاح بيضاوية الشكل، وإهليلجية في الصورة القطبية، وعلى شكل قارب في الصورة الاستوائية. معظمها عبارة عن حبوب لقاح ذات حز واحد، وتمتد الأخاديد إلى كلا الطرفين، ويحتوي الجدار الخارجي على قضبان قصيرة مرتبة في منحوتة تشبه الشبكة.     5. صمغ الفرموزان حبوب اللقاح كروية، مسامية، ولها أغشية مسامية. ...

تتكون الكرات المجهرية القابلة للتوسيع، وهي كرات صغيرة من اللدائن الحرارية المغلفة بالغاز، من غلاف بوليمر لدن بالحرارة وغاز ألكان سائل مغلف. عندما يتم تسخين الكرات المجهرية، تصبح القشرة طرية ويزداد ضغط الهواء الداخلي بشكل كبير، مما يتسبب في تمدد الكرات المجهرية بشكل كبير إلى 60 ضعف حجمها الأصلي، مما يمنحها الوظيفة المزدوجة المتمثلة في مادة حشو خفيفة الوزن وعامل نفخ. باعتبارها حشوة خفيفة الوزن، يمكن للكريات المجهرية القابلة للتوسيع أن تقلل بشكل كبير من وزن المنتجات ذات الكثافة المنخفضة جدًا، وقياس كثافتها مهم جدًا.   الشكل 1: المجالات المجهرية القابلة للتوسيع    مبدأ اختبار الكثافة الحقيقية لسلسلة EASY-G 1330 يعتمد جهاز اختبار الكثافة الحقيقية لسلسلة EASY-G 1330 على مبدأ أرخميدس، باستخدام غاز ذو قطر جزيئي صغير كمسبار ومعادلة الغاز المثالية للحالة PV=nRT لحساب حجم الغاز الذي يتم تفريغه من المادة تحت ظروف درجة حرارة وضغط معينة، وذلك لتحديد الكثافة الحقيقية للمادة. يمكن استخدام الغاز ذو القطر الجزيئي الصغير كالنيتروجين أو الهيليوم، لأن الهيليوم لديه أصغر قطر جزيئي وهو غاز خامل مستقر، وليس من السهل التفاعل مع العينة عن طريق الامتزاز، لذلك يوصى عمومًا بالهيليوم كغاز بديل.    مزايا جهاز اختبار الكثافة الحقيقية لسلسلة EASY-G 1330 يستخدم جهاز اختبار الكثافة الحقيقية من سلسلة EASY-G 1330 الغاز كمسبار، والذي لن يتلف عينة الاختبار، ويمكن إعادة تدوير العينة مباشرة؛ وفي عملية الاختبار، لن يتفاعل الغاز مع العينة، ولن يسبب تآكلًا للمعدات، وبالتالي فإن عامل الأمان في عملية الاستخدام مرتفع؛ علاوة على ذلك، يتميز الغاز بخصائص الانتشار السهل والنفاذية الجيدة والثبات الجيد، والتي يمكن أن تخترق المسام الداخلية للمادة بسرعة أكبر وتجعل نتائج الاختبار أكثر دقة.   طريقة تجريبية   ①الإحماء: افتح الصمام الرئيسي للأسطوانة وطاولة تقليل الضغط، وقم بتشغيل مفتاح الطاقة قبل نصف ساعة على الأقل، وضغط إخراج طاولة تقليل ضغط الغاز: 0.4 ± 0.02 ميجا باسكال؛   ②معايرة الأداة: قبل بدء التجربة، قم بمعايرة الأداة باستخدام الكرات الفولاذية القياسية للتأكد من أن حجم الكرات الفولاذية التي تم اختبارها في جميع خطوط أنابيب المعدات يقع ضمن القيمة القياسية قبل بدء التجربة؛   ③تحديد حجم أنبوب العينة: قم بتثبيت أنبوب العينة الفارغ في تجويف الأداة وشدها، وإعداد البرنامج، وتحديد حجم أنبوب العينة، وتسجيل حجم أنبوب العينة المقابل في نهاية التجربة؛   ④وزن العينة: من أجل تقليل خطأ الاختبار، من الضروري وزن أكبر عدد ممكن من العينات، ويجب أن يزن كل اختبار العينة إلى حوالي 3/4 من حجم أنبوب العينة، ويزن كتلة الأنبوب الفارغة M1، ويضاف العينة و وزن M2 لحساب كتلة العينة؛   ⑤معالجة العينات: لم تتم معالجة جميع العينات مسبقًا من أجل تحقيق الاتساق مع شروط مراقبة جودة الإنتاج؛   ⑥تحديد الكثافة الحقيقية: قم بتثبيت أنبوب العينة الموزونة في الجهاز، واضبط معلمات تحديد الكثافة الحقيقية في البرنامج، واعرض نتائج الكثافة الحقيقية على البرنامج بعد التجربة.   نتائج التجربة والمناقشة يمكن اختيار الغاز البديل لجهاز اختبار الكثافة الحقيقية لسلسلة EASY-G 1330 من النيتروجين أو الهيليوم، وتم إجراء التجارب باستخدام غازين بديلين على التوالي. وكانت النتائج مستقرة وضمن القيمة النظرية. والتفاصيل هي على النحو التالي. ①نتائج اختبار الهيليوم تظهر نتائج الكثافة الحقيقية للكريات الم...

في الآونة الأخيرة، ارتفعت أسعار النفط العالمية بشكل حاد وحظيت صناعة الطاقة المتجددة المتمثلة في توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية باهتمام واسع النطاق. باعتبارها العنصر الأساسي لتوليد الطاقة الكهروضوئية، فإن آفاق التنمية والقيم السوقية للخلايا الشمسية الكهروضوئية هي محور الاهتمام. وفي سوق البطاريات العالمية، تمثل الخلايا الكهروضوئية حوالي 27%[1]. يلعب المجهر الإلكتروني الماسح دورًا كبيرًا في تعزيز عملية الإنتاج والأبحاث المتعلقة بالخلايا الكهروضوئية.     الخلية الكهروضوئية عبارة عن طبقة رقيقة من أشباه الموصلات الإلكترونية الضوئية التي تحول الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية. الخلايا الكهروضوئية الحالية المنتجة بكميات كبيرة هي في الأساس خلايا سيليكون، والتي تنقسم إلى خلايا سيليكون أحادية البلورة، وخلايا سيليكون متعددة البلورات، وخلايا سيليكون غير متبلورة.     طرق التركيب السطحي لتعزيز كفاءة الخلايا الشمسية   في عملية الإنتاج الفعلية للخلايا الكهروضوئية، من أجل زيادة تحسين كفاءة تحويل الطاقة، عادة ما يتم عمل هيكل خاص على سطح الخلية، وتسمى هذه الخلايا بالخلايا "غير العاكسة". على وجه التحديد، يعمل الهيكل المحكم على سطح هذه الخلايا الشمسية على تحسين امتصاص الضوء عن طريق زيادة عدد انعكاسات الضوء المشعع على سطح رقاقة السيليكون، مما لا يقلل من انعكاس السطح فحسب، بل يخلق أيضًا مصائد ضوئية بالداخل. الخلية، وبالتالي زيادة كبيرة في كفاءة تحويل الخلايا الشمسية، وهو أمر مهم لتحسين الكفاءة وتقليل تكلفة خلايا السيليكون الكهروضوئية الموجودة[2].     مقارنة السطح المسطح وسطح هيكل الهرم بالمقارنة مع السطح المستوي، فإن رقاقة السيليكون ذات البنية الهرمية لديها احتمالية أكبر لأن الضوء المنعكس من الضوء الساقط سيعمل مرة أخرى على سطح الرقاقة بدلاً من الانعكاس مباشرة مرة أخرى في الهواء، وبالتالي زيادة عدد الضوء المتناثر وينعكس على سطح الهيكل، مما يسمح بامتصاص المزيد من الفوتونات وتوفير المزيد من أزواج ثقب الإلكترون.    مسارات الضوء لزوايا سقوط الضوء المختلفة التي تضرب هيكل الهرم   تشمل الطرق الشائعة الاستخدام لتركيب السطح النقش الكيميائي، والحفر الأيوني التفاعلي، والطباعة الحجرية الضوئية، والحز الميكانيكي. من بينها، تُستخدم طريقة النقش الكيميائي على نطاق واسع في الصناعة بسبب تكلفتها المنخفضة وإنتاجيتها العالية وطريقة بسيطة [3] . بالنسبة للخلايا الكهروضوئية أحادية البلورية من السيليكون، عادةً ما يتم استخدام النقش متباين الخواص الناتج عن المحلول القلوي على طبقات بلورية مختلفة من السيليكون البلوري لتشكيل بنية مشابهة لتكوين "الهرم" وهو نتيجة تباين المحلول القلوي على طبقات بلورية مختلفة من السيليكون البلوري. يحدث تكوين هيكل الهرم نتيجة لتفاعل القلويات مع السيليكون متباين الخواص [4] . في تركيز معين من المحلول القلوي، يكون معدل تفاعل OH- مع سطح Si(100) أعلى عدة مرات أو حتى اثنتي عشرة مرة من سطح Si(111)، وهذا هو الفرق في معدل التفاعل مما يؤدي إلى تكوين هيكل الهرم.   تساعد المجاهر الإلكترونية الماسحة في تحسين جودة الخلايا الشمسية   في عملية النقش الكيميائي، سيؤثر تركيز محلول النقش ودرجة الحرارة ووقت التفاعل وعوامل أخرى على إعداد سطح الصوف لخلية بلورية السيليكون، مما يؤدي إلى انعكاسات مختلفة. باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح بفتيل التنجستن CIQTEK SEM3100، يمكن ملاحظة حجم المنطقة المحفورة والبنية الهرمية السطحي...

مسحوق الدواء هو المادة الرئيسية لمعظم تركيبات الأدوية، ولا تعتمد فعاليته على نوع الدواء فحسب، بل أيضًا إلى حد كبير على خصائص المسحوق الذي يتكون منه العامل، بما في ذلك حجم الجسيمات وشكلها وخصائص سطحها وخصائصها. أنواع أخرى من المعلمات. ترتبط مساحة السطح المحددة وبنية حجم المسام لمساحيق الأدوية بخصائص جزيئات المسحوق مثل حجم الجسيمات، والرطوبة، والذوبان، والذوبان، والضغط، والتي تلعب دورًا مهمًا في قدرات التنقية والمعالجة والخلط والإنتاج والتعبئة. المستحضرات الصيدلانية.   بالإضافة إلى ذلك، تعتمد صلاحية الأدوية ومعدل الذوبان والتوافر البيولوجي وفعاليتها أيضًا على مساحة السطح المحددة للمادة. بشكل عام، كلما زادت مساحة السطح المحددة للمساحيق الصيدلانية ضمن نطاق معين، كلما تم تسريع معدل الذوبان والذوبان بشكل أسرع، مما يضمن التوزيع الموحد لمحتوى الدواء؛ ومع ذلك، فإن مساحة سطحية كبيرة جدًا ستؤدي إلى امتصاص المزيد من الماء، وهو ما لا يفضي إلى الحفاظ على فعالية الدواء واستقرارها. لذلك، كان الاختبار الدقيق والسريع والفعال للمساحة السطحية المحددة للمساحيق الصيدلانية دائمًا جزءًا لا غنى عنه وحاسمًا في الأبحاث الصيدلانية.   دراسة حالة لتطبيق CIQTEK في المساحيق الصيدلانية   نحن نجمع بين حالات التوصيف الفعلي لمواد مساحيق الأدوية المختلفة لإظهار طرق هذه التكنولوجيا وإمكانية تطبيقها بوضوح لتوصيف الخواص الفيزيائية لأسطح الأدوية المختلفة، ومن ثم إجراء بعض التحليلات الأساسية حول تاريخ انتهاء الصلاحية ومعدل الذوبان وفعالية الأدوية، و مساعدة صناعة الأدوية على التطور بجودة عالية.    يعد محلل حجم السطح والمسام المحدد من سلسلة V-Sorb X800 أداة عالية الإنتاجية وسريعة واقتصادية يمكنها تحقيق اختبار سريع لمساحة سطح محددة للمنتجات النهائية الواردة والصادرة، وتحليل توزيع حجم المسام، ومراقبة الجودة، وتعديل معلمات العملية والتنبؤ بأداء الدواء وما إلى ذلك.   محلل المساحة السطحية وقياس المسامية الأوتوماتيكي BET سلسلة CIQTEK EASY-V     CIQTEK SEMs   1. المجهر الإلكتروني الماسح ومحلل حجم السطح والمسام المحدد في تشتت المونتموريلونيت   يتم الحصول على المونتموريلونيت من تنقية ومعالجة البنتونيت، الذي يتمتع بمزايا فريدة في علم الصيدلة بسبب تركيبه البلوري الخاص مع قدرة امتصاص جيدة، وقدرة تبادل الكاتيون وامتصاص الماء وقدرة التورم. على سبيل المثال: مثل API، وتركيب الأدوية، والسواغات الصيدلانية، وما إلى ذلك.   يحتوي المونتموريلونيت على بنية رقائقية ومساحة سطحية كبيرة محددة، والتي يمكن أن يكون لها تأثير امتصاص قوي على المواد السامة؛ يتم دمجه كهربائيًا مع بروتينات مخاط الجهاز الهضمي ويلعب دورًا وقائيًا وإصلاحيًا للغشاء المخاطي في الجهاز الهضمي.   لاحظ SEM5000 وجود كتل بلورية صفائحية دقيقة متصلة بسطح المونتموريلونيت.   يمكن لـ SEM5000 التعرف بوضوح على البلورات الصفائحية الفردية بتكبير عالٍ يصل إلى 100000 ويمكنه تحليل حجم المسام.   2. المسح المجهري الإلكتروني مع محلل حجم السطح والمسام المحدد في ستيرات المغنيسيوم   ستيرات المغنيسيوم: على شكل بلورات قشرية، تستخدم بشكل أساسي كمواد تشحيم أو كمضاد لالتصاق الأقراص والكبسولات؛ يؤدي تركيبه الكيميائي غير المؤكد إلى خصائص فيزيائية مختلفة لستيرات المغنيسيوم، مما يؤثر على وظيفة التشحيم الخاصة به، والتي تحتاج إلى تعزيز اختبار الأداء الرئيسي للمواد الواردة والتحكم في معلمات عملية التشحيم في...

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...