ก๊าซจะไหลผ่านเมมเบรนที่มีรูพรุนด้วยความเร็วสูงมาก แม้ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุนจะเข้าใกล้ระดับอะตอม การค้นพบนี้โดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในสหราชอาณาจักรและมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียในสหรัฐอเมริกา แสดงให้เห็นว่าคำอธิบายของ Knudsen เกี่ยวกับการไหลของก๊าซที่มีอายุนับศตวรรษยังคงใช้ได้จนถึงระดับนาโน ซึ่งเป็นการค้นพบที่สามารถนำไปใช้ในการทำน้ำให้บริสุทธิ์
การแยกก๊าซ และการตรวจวัดคุณภาพอากาศ
การซึมผ่านของก๊าซผ่านรูพรุนขนาดนาโนนั้นมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติและมีความสำคัญทางเทคโนโลยี Radha Boya จากแมนเชสเตอร์ ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยร่วมกับMarija Drndićจากเพนซิลเวเนียอธิบาย เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุนแคบเหล่านี้มีขนาดเล็กกว่าเส้นทางการแพร่กระจายอิสระเฉลี่ยของโมเลกุลก๊าซมาก การไหลของโมเลกุลจึงสามารถอธิบายได้โดยใช้แบบจำลองที่พัฒนาโดย Martin Knudsen นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์กในทศวรรษแรกๆ ของศตวรรษที่ 20 ในระหว่างการไหลที่เรียกว่า Knudsen โมเลกุลที่กระจายตัวจะสุ่มกระจายออกจากผนังรูพรุนแทนที่จะชนกัน
อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ นักวิจัยไม่ทราบว่ากระแส Knudsen อาจพังหรือไม่หากรูขุมขนมีขนาดเล็กพอ Boya, Drndić และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าแบบจำลองนี้ถือได้ถึงขีดจำกัดระดับอะตอมขั้นสูงสุด การวัดการไหลของก๊าซผ่านรูขนาดอะตอม
ทีมแมนเชสเตอร์-เพนซิลเวเนียทำการทดลองกับรูกว้าง 0.3 นาโนเมตรที่เจาะในชั้นเดียวของทังสเตนไดซัลไฟด์ (WS 2 ) ซึ่งเป็นวัสดุสองมิติ ก่อนหน้านี้ วิธีเดียวที่จะตรวจสอบว่ามีรูดังกล่าวและมีขนาดที่เหมาะสมคือการตรวจสอบตัวอย่างที่เสร็จแล้วโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ส่งผ่านการสแกนที่แก้ไขความคลาดเคลื่อนที่มีความละเอียดสูง (AC-STEM) แม้ว่าวิธีการ “ตรวจสอบด้วยตนเอง” นี้จะแม่นยำ แต่ก็ต้องใช้ความอุตสาหะด้วยเช่นกันAshok Keerthi สมาชิกในทีม กล่าว Drndić และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาเทคนิคในการทำตัวอย่างที่มีรูพรุนโดยใช้การฉายรังสีด้วยลำแสงไอออนแบบโฟกัส (FIB) ซึ่งพวกเขาแสดงให้เห็นเมื่อปีที่แล้ว
ในงานปัจจุบัน นักวิจัยได้สร้างระบบสำหรับวัดการไหลของก๊าซ
ผ่านรูขนาดอะตอม และใช้การวัดการไหลเพื่อวัดความหนาแน่นของรูในตัวอย่าง ในการทำเช่นนี้ พวกเขาติดตั้งตัวอย่างบนชิปซิลิกอนและวางไว้ระหว่างห้องสุญญากาศสองห้อง ห้องหนึ่งใช้แรงดันแปรผัน และอีกห้องหนึ่งยึดไว้ที่สุญญากาศสูงและเชื่อมต่อกับแมสสเปกโตรมิเตอร์ ตัวอย่างถูกปิดผนึกด้วยโอริง เพื่อให้รูในเมมเบรน WS 2 เป็นเพียงเส้นทางเชื่อมต่อระหว่างสองห้องที่โมเลกุลของก๊าซ (ในกรณีนี้คือฮีเลียม) สามารถไหลได้ Boya อธิบาย
ใกล้เคียงกับค่าที่ทำนายโดยทฤษฎีคนุดเซ่น
นักวิจัยพบว่าโมโนเลเยอร์ WS 2ที่มีรูพรุนขนาดอะตอมมีความแข็งแกร่งทางกลไกและก๊าซฮีเลียมจะไหลผ่านอย่างรวดเร็ว ค่าการไหลที่พวกเขาวัดนั้นอยู่ในลำดับความสำคัญของค่าที่ทำนายโดยทฤษฎี Knudsen และน่าประหลาดใจที่ไม่มีสิ่งกีดขวางพลังงาน (หรือเพียงเล็กน้อย) ในการไหลผ่านรูพรุน
ภาพแสดงอนุภาคก๊าซที่เคลื่อนที่ผ่านวัสดุ 2 มิติไหลลื่นในช่อง 2D “งานของเราได้เปิดใช้งานวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการยืนยันการก่อตัวของช่องอะตอมเหนือพื้นที่ขนาดใหญ่โดยใช้การไหลของก๊าซ” Boya กล่าว เธอกล่าวเสริมว่า วิธีการนี้คือ “ขั้นตอนสำคัญสำหรับการติดตามการใช้งานในอนาคตในโดเมนต่างๆ รวมถึงการแยกโมเลกุล การตรวจจับและการตรวจสอบก๊าซที่ความเข้มข้นต่ำมาก”
สมาชิกของทีมกล่าวว่าตอนนี้พวกเขาวางแผนที่จะตรวจสอบความเสถียรของรูขุมขนเพิ่มเติมเมื่อเวลาผ่านไป “เรายังวางแผนที่จะพิจารณาการแยกก๊าซผ่านโครงสร้างเล็กๆ เหล่านี้” Drndić บอกกับPhysics World
แสงสีน้ำเงินกระตุ้นแอนติบอดีตามความต้องการ
การทดลอง ในร่างกายยังแสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่น่าพึงพอใจอีกด้วย นักวิจัยได้ฉีดเมาส์ที่มีเนื้องอกที่แตกต่างกันในแต่ละปีก – หนึ่งมีแอนติเจนสองตัว, หนึ่งมีแอนติเจนสองตัวเดียวกันและอีกตัวที่สาม – ด้วยเซลล์ T สามแอนติเจนและเกตประกอบด้วยตัวรับที่เชื่อมโยงกันสามตัว ได้รับอนุญาตให้สำรวจและดำเนินการกับเนื้องอกทั้งสองอย่างอิสระ ทีเซลล์สามารถล้างเนื้องอกแอนติเจนสามตัวได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่สนใจเนื้องอกแอนติเจนสองตัวที่ด้านข้างของฝ่ายตรงข้าม เช่นเดียวกับผลลัพธ์ที่สังเกตได้ในหลอดทดลอง
ความเป็นไปได้ไม่มีที่สิ้นสุดเนื่องจากเซลล์อัจฉริยะเหล่านี้สามารถออกแบบเพื่อต่อสู้กับเนื้องอกทุกชนิด ขณะนี้กลุ่มของ Lim กำลังสำรวจว่าวงจรเหล่านี้สามารถใช้ในเซลล์ CAR-T เพื่อรักษา glioblastoma ซึ่งเป็นมะเร็งสมองในรูปแบบก้าวร้าวที่เกือบจะถึงแก่ชีวิตได้เกือบทุกครั้งโดยใช้การรักษาแบบเดิม
“คุณไม่เพียงแค่มองหาเป้าหมายกระสุนวิเศษเพียงตัวเดียว คุณกำลังพยายามใช้ข้อมูลทั้งหมด” Lim กล่าว “เราจำเป็นต้องรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับมะเร็งทั้งหมดที่มีอยู่เพื่อค้นหาลายเซ็นของมะเร็งแบบผสมผสานที่ไม่ชัดเจน หากเราทำสิ่งนี้ได้ มันก็จะเปิดใช้เซลล์ที่ฉลาดกว่าเหล่านี้ซึ่งควบคุมความซับซ้อนของการคำนวณทางชีววิทยาและมีผลกระทบอย่างแท้จริงต่อการต่อสู้กับโรคมะเร็ง”
เมื่อนักวิจัยใช้การไล่ระดับอุณหภูมิบนอุปกรณ์ของพวกเขา คูเปอร์จับคู่ภายในตัวนำยิ่งยวดก็แยกออก ต้องขอบคุณเอฟเฟกต์ Seebeck ที่ไม่ใช่ในพื้นที่ อิเล็กตรอนสามารถออกจากตัวนำยิ่งยวดโดยการขุดอุโมงค์ผ่านจุดควอนตัมที่แตกต่างกัน ซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยการกำหนดระดับพลังงานที่แตกต่างกันบนจุดควอนตัมทั้งสองจุด อิเล็กตรอนเหล่านี้สามารถดึงออกจากอุปกรณ์ได้โดยแยกอิเล็กโทรดโลหะ ซึ่งเชื่อมต่อกับจุดควอนตัมแต่ละจุด เนื่องจากอิเล็กตรอนทั้งสองถูกพันกันด้วยกลไกควอนตัมในคู่คูเปอร์ พวกเขาจึงรักษาความสัมพันธ์พิเศษนี้ไว้เมื่อแยกจากกัน
จุดควอนตัมกราฟีนแยกคูเปอร์คูเปอร์โดยการปรับจุดควอนตัม ทีมงานสามารถเปลี่ยนแปลงการมีส่วนร่วมสัมพันธ์กับกระแสของอิเล็กตรอนจากการแยกคูเปอร์คู่และกระบวนการอื่นที่เรียกว่าอุโมงค์ร่วมยืดหยุ่น สิ่งนี้ทำให้ทีมสามารถควบคุมสัญญาณเอาท์พุตทั้งสองของอุปกรณ์ได้
อุปกรณ์ใหม่นี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์มากมายในเทคโนโลยีควอนตัมที่ใช้อิเล็กตรอน นอกจากนี้ ความสามารถในการปรับแต่งอุปกรณ์ในเร็วๆ นี้จะช่วยอำนวยความสะดวกในการทดสอบพื้นฐานของแนวคิดทางทฤษฎีในเรื่องพัวพันและอุณหพลศาสตร์
Credit : serailmaktabi.com shikajosyu.com signalhillhikerphotography.com socceratleticomadridstore.com soccerjerseysshops.com
