การทำงานร่วมกันที่เกี่ยวข้องกับนักฟิสิกส์เคมีเชิงทดลองและเชิงคำนวณได้เปิดเผยเบาะแสใหม่ว่าอิเล็กตรอนในไททาเนียมไดออกไซด์มีปฏิสัมพันธ์กับแสงอย่างไร นักวิจัยได้ใช้โฟตอนโฟตอน (2PPE) ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้พัลส์เลเซอร์ที่เร็วมากเพื่อแยกแยะอิเล็กตรอนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นที่ข้อบกพร่องของพื้นผิวจากอิเล็กตรอนในกลุ่ม การค้นพบนี้อาจส่งผลกระทบยาวนานต่อการออกแบบอุปกรณ์
เซมิคอนดักเตอร์ด้วยการใช้โฟโตคะตาไลติก
ปรับปรุงประสิทธิภาพในการเปลี่ยนแสงแดดเป็นพลังงานรูปแบบที่ใช้งานได้มากขึ้นไททาเนียมไดออกไซด์เป็นวัสดุที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์: สามารถใช้เพื่อสร้างไฮโดรเจนผ่านการแยกน้ำจากแสงอาทิตย์ (โดยที่แสงแดดแยกไฮโดรเจนและออกซิเจนออกจากโมเลกุลของน้ำ) หรือเป็นชั้นขนส่งอิเล็กตรอนในเซลล์แสงอาทิตย์ยุคหน้า นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับการทดลองภายใต้สภาวะสุญญากาศที่มีการควบคุมสูงเป็นพิเศษ ซึ่งส่งผลให้ไททาเนียมไดออกไซด์ถือเป็น “พื้นผิวแบบจำลอง” สำหรับการศึกษาโลหะออกไซด์
อย่างไรก็ตาม บทบาทที่บกพร่องในโครงสร้างผลึก – และอิเล็กตรอนที่ผูกไว้กับพวกมัน – เล่นในประสิทธิภาพของโฟโตคะตาไลติกของไททาเนียมไดออกไซด์ในระบบ “ในชีวิตจริง” ยังคงได้รับการพิจารณาอย่างเต็มที่
ป้องกันจากปฏิกิริยาเคมี”การแยกแยะกระบวนการโฟโตคะตาไลซิสที่ขับเคลื่อนด้วยแสงเป็นรายบุคคลเป็นเรื่องที่ท้าทาย” อเล็กซ์ แทนเนอร์นักศึกษาระดับปริญญาเอกใน กลุ่มของ เจฟฟ์ ธอร์นตันที่มหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน และผู้เขียนนำบทความอธิบายงานวิจัยล่าสุด อธิบายกับPhysics World “แต่ข้อบกพร่องเหล่านั้นในปริมาณมากนั้นมีมากมายและได้รับการปกป้องจากปฏิกิริยาเคมีเมื่อเปรียบเทียบกับข้อบกพร่องที่พื้นผิว ทำให้พวกเขามีความสำคัญที่จะเข้าใจ”
ด้วยแรงจูงใจนี้ Tanner และเพื่อนร่วมงาน
ได้ทำการตรวจวัด 2PPE โดยใช้เลเซอร์พัลส์เกินขีด ซึ่งกินเวลาเพียง femtoseconds (10 -15วินาที) เพื่อปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับธรรมชาติของอิเล็กตรอนในไททาเนียมไดออกไซด์ เทคนิคนี้ได้รับการสนับสนุนโดยมุมมองเชิงกลเชิงควอนตัมของแสง ซึ่งประกอบด้วยแพ็กเก็ตพลังงานที่เรียกว่าโฟตอน เมื่อลำแสงเลเซอร์พุ่งไปที่ตัวอย่าง โฟตอนเริ่มต้น หรือที่เรียกว่าปั๊ม จะถูกอิเล็กตรอนดูดกลืน ซึ่งจะทำให้พลังงานของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น จากนั้นโฟตอนตัวที่สอง (โพรบ) จะกระตุ้นอิเล็กตรอนต่อไป โดยดีดออกจากวัสดุและเข้าสู่ระบบสุญญากาศ ซึ่งจะมีการวัดพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอน
เผยเส้นทางกระตุ้น
เนื่องจากพลังงานโฟตอนที่เกี่ยวข้องกับงานนี้ ความลึกที่อิเล็กตรอนถูกขับออกมาจึงสูงถึงประมาณ 5 นาโนเมตร ซึ่งมากกว่าในการศึกษาก่อนหน้านี้นักวิจัยที่สร้างภาพยนตร์อิเล็กตรอนในโซลาร์เซลล์
‘ภาพยนตร์’ ของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในโซลาร์เซลล์ที่สร้างด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาที
ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าอิเล็กตรอนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นที่พื้นผิวไททาเนียมไดออกไซด์จะถูกผูกมัดอย่างแน่นหนากับข้อบกพร่องมากกว่าชั้นอะตอมไม่กี่ชั้นที่ลึกลงไปในวัสดุ สิ่งนี้บ่งชี้ถึงวิถีการกระตุ้นทางเลือกสำหรับอิเล็กตรอนจำนวนมาก เพื่อช่วยในการตีความนี้ กลุ่มของAnnabella Selloniจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันได้ใช้วิธีคำนวณ Tanner ให้เครดิตผู้ทำงานร่วมกันเพื่อยืนยันการค้นพบเพิ่มเติม: “[นักเคมีของ Princeton] Bo Wen ได้สร้างแบบจำลองที่แม่นยำของระบบของเราซึ่งจำลองการทดลองของเรา สิ่งนี้ทำให้เราสามารถยืนยันสัญชาตญาณการทดลองของเราและให้รายละเอียดในระดับที่ไม่สามารถทำได้จากการทดลองเพียงอย่างเดียว”
โดยแสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น
ที่ข้อบกพร่องจำนวนมากอาจมีบทบาทในการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง งานนี้จึงเป็นขั้นตอนสำคัญในการควบคุมคุณสมบัติของไททาเนียมไดออกไซด์และวัสดุสุริยะอื่น ๆ
Gensch อธิบายต่อไปว่ากราฟีนยังเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบกับเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ความถี่สูงพิเศษแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่ เช่น CMOS หรือ Bi-CMOS ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะนึกภาพอุปกรณ์ไฮบริดซึ่งสัญญาณไฟฟ้าเริ่มต้นถูกสร้างขึ้นที่ความถี่ต่ำกว่าโดยใช้เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอยู่ จากนั้นจึงแปลงความถี่ THz ให้สูงขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพมากโดยใช้กราฟีน ทั้งหมดนี้อยู่ในลักษณะที่ควบคุมและคาดการณ์ได้อย่างเต็มที่
ทีมงานซึ่งรวมถึงนักวิจัยจาก Helmholtz Center Dresden-Rossendorf, Max Planck Institute for Polymer Research และ University of Duisburg-Essen ในเยอรมนีและสถาบัน Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2) และ Institute of Photonic Sciences (ICFO) ) ในสเปน กล่าวว่าขณะนี้กำลังทำงานเพื่อรวมกราฟีนเข้ากับเทคโนโลยีชิป SiGe HBT/Bi-CMOS
อุปกรณ์ที่อ้างว่าสามารถตรวจจับไวรัสที่ทำให้เกิด COVID-19 ในอากาศแวดล้อมภายใน 2-3 นาที ได้รับการทดสอบเรียบร้อยแล้วที่มหาวิทยาลัยสองแห่งในสหรัฐอเมริกา ได้รับการพัฒนาโดยบริษัทSmiths Detectionซึ่งระบุว่าการทดสอบมีความไวเทียบเท่ากับการทดสอบ PCR การทดสอบนี้มีวางจำหน่ายในสหรัฐอเมริกาแล้ว และกำลังเตรียมพร้อมสำหรับการเปิดตัวทั่วโลก
วิธีที่เหมาะสมที่สุดในการทดสอบไวรัส SARS-CoV-2 คือการใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสแบบย้อนกลับ (RT-PCR หรือมักจะเป็นแค่ PCR) สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเก็บตัวอย่างจากผู้ป่วย โดยใช้เอ็นไซม์หนึ่งตัวเพื่อเปลี่ยน RNA ของไวรัสเป็น DNA ก่อนที่จะแยก DNA นั้นออกเป็นสายเดี่ยวด้วยความร้อน จากนั้นส่วนเสริมจะถูกเพิ่มเข้าไปในลำดับของเกลียวที่พบเฉพาะในไวรัส โดยจะสร้างส่วนสั้นของเกลียวคู่ขึ้นใหม่หากมีไวรัสอยู่เท่านั้น สุดท้ายนี้ได้รับการขยายเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เป็นบวก
แม้ว่าจะเป็นเทคนิคที่เป็นที่ยอมรับ แต่ PCR อาจใช้เวลาหลายวันกว่าจะได้ผลลัพธ์ ซึ่งเป็นวันที่ผู้ป่วยที่ติดเชื้ออาจแพร่เชื้อไปยังผู้อื่นได้ การทดสอบที่สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้เร็วกว่ามักมีความละเอียดอ่อนน้อยกว่า นอกจากนี้ ผู้ป่วยที่ไม่มีอาการอาจไม่มีเหตุผลที่จะให้ตัวอย่างสำหรับการทดสอบ ผลิตภัณฑ์ที่สามารถตรวจจับ SARS-CoV-2 ได้อย่างรวดเร็วในอากาศแวดล้อมจึงเป็นสิ่งที่มีค่ามาก และกลุ่มวิจัยและบริษัทวิจัยทางวิชาการหลายแห่งกำลังดำเนินการเพื่อมุ่งสู่เป้าหมายนั้น
Smiths Detection ได้พัฒนา BioFlash Biological Identifier เมื่อกว่า 10 ปีที่แล้วเพื่อตรวจหาสารพิษ เช่น ไรซินและเชื้อโรค เช่น แบคทีเรียแอนแทรกซ์ ปัจจุบันอุปกรณ์ดังกล่าวถูกใช้โดยรัฐบาลสหรัฐฯ และบริษัทการค้า เช่น บริการจัดส่ง
Credit : cateringiperque.com cdmasternow.com cheaplinksoflondonshop.com conviviosfraternos.com
