Araştırmacılar, mekanik bir kalemin kurşun ucunu kullanarak bir elektron ışını jeneratörü oluşturdu

Japonya'daki araştırmacılar, mekanik bir kalemin kurşun ucunu düşük maliyetli, yüksek performansına dönüştürmek için yeni bir araç geliştirdiler. elektron ışını jeneratörü.

Tsukuba Üniversitesi'nde bulunan başarının arkasındaki araştırma ekibi, grafit pullarının kalem kurşunlarında doğal hizalanmasından yararlanarak, elektron Çok daha karmaşık yeteneklere rakip olan emisyon kaynağı nanomalzemeler.

Atılım, uzun zamandır umut verici ancak kontrol edilmesi zor görülen grafen kenarların benzersiz özelliklerini keşfetmenin basit, ucuz yollarına doğru yol gösteriyor.

Grafit pullarının hizalanması

Gibi nanokarbon malzemeleri grafen Ve karbon Nanotüpler, saha emisyonlu elektron kaynakları için umut verici adaylar olduğu için yıllardır incelenmiştir. Bu öncelikle benzersiz “sivri” geometrilerinin yanı sıra olağanüstü iletkenliklerinden kaynaklanmaktadır.

Yine de, pratik kullanımları, araştırmacıların geçmişte onları kontrol etmeye çalıştıkları zorluk nedeniyle sınırlı olmuştur, bu da esas olarak bu malzemeleri hassasiyetle düzenleme ve yönlendirme zorluklarından kaynaklanmaktadır.

Bu durumda, Japon ekibinin başarısı, kalem kurşun içindeki grafit pullarda bulunan doğal hizalama kullanılarak yapıldı.

Dikkat çekici bir şekilde, bu, ekibin daha karmaşık nanomalzemelere rakip olabilecek kararlı bir elektron emisyon kaynağı göstermesine izin verdi. Atılım, geçmişte sundukları kontrol sorunlarının üstesinden gelerek grafen kenarların benzersiz özelliklerini keşfetmek için basit ve ucuz bir araç sunar ve potansiyel olarak yeni nesil elektron mikroskoplarının ve ilgili teknolojilerin üretimine yeni yollar açar.

Uzun süredir devam eden bir soruna çözüm

Geçmiş zorlukların üstesinden gelmek için, ekip çalışmaları için beklenmedik bir malzeme kaynağına döndü: ticari olarak mevcut kalem kurşunları.

Bu uçlar, uzunlukları boyunca hizalanmış grafit pulları içerdiğinden, doğru koşullar altında tedavi edildiğinde elektron ışınları üretmek için hazır bir yapı sağladılar.

Hazırlık olarak ekip, bir kalem örneğinin kırık yüzeyini, ultra yüksek bir vakum içinde yüksek sıcaklıklara yol açtı. Bu işlem, yüzeyin tam grafitlenmesine izin verdi ve örneğin ucu boyunca dikey olarak hizalanmış grafen kenarlarını açığa çıkardı.

Bir alan emisyon mikroskobu kullanılarak test edildiğinde, ekip numune tarafından üretilen benzersiz emisyon modelinin, grafen kenar emisyonunun imza özelliği olan belirgin bir “yusufçuk” şekli gösterdiğini buldu.

Sadece görsel onaylamanın ötesine geçen ekibin ölçümleri, kalem kurşun yayıcının mikrometre başına sadece birkaç voltluk nispeten düşük elektrik alan kuvvetleri altında güçlü elektron akımları ürettiğini ortaya koydu.

Yayılan elektronların enerji spektrumunun, grafenin “π-bandları” olarak bilinen şeyin benzersiz yoğunluğunu yansıtan metallerden biraz daha geniş olduğu bulunmuştur. Ek olarak, özyineleme-transfer matrix modelleri kullanan teorik simülasyonlar, araştırma ekibi raporları, bu deneysel gözlemlerin güçlendirilmesine yardımcı oldu.

Eşsiz geometri “işaret” istikrarına sahiptir

Ekibin araştırmasının önemli bir unsuru, grafen kenarlarının sivri geometrisinin ve kimyasal stabilitesinin, yayıcının optimal koşullar altında bile stabil kalmasına izin verdiğini içerir. Bu, azot gazı olan daha yüksek basınçlı ortamları içeriyordu. Genel olarak, basit bir yaklaşımla birlikte gösterilen dayanıklılık, kalem-lideri elektron yayıcılarının muhtemelen daha ayrıntılı nanokarbon kurulumlarına pratik ve ucuz alternatifler üretmenin uygulanabilir bir yolunu sunabileceğini düşündürmektedir.

Temel olarak, çalışma grafen kenarlarının günlük malzemelerden türetilebileceğini ve verimli elektron emisyon kaynakları olarak kullanılabileceğini doğrulamaktadır. Yüksek ışın kalitesi düşük maliyetle sağlama yetenekleri ile, grafitlenmiş kalem kurşunları, sadece bu değil, aynı zamanda grafenin dikkate değer elektronik özelliklerine yönelik temel araştırmaları ilerletmeye de yol açabilir.

Takımın yeni makale“Kalem Kolunun tepesinde dikey olarak hizalanmış grafen kenarlarından alan emisyonu” ortaya çıktı. Bilimsel Raporlar.

Micah Hanks, Debey'in genel yayın yönetmeni ve kurucu ortağıdır. Uzay ve astronomiye odaklanan bilim, savunma ve teknoloji üzerine uzun zamandır bir muhabir, [email protected]. Onu x'de takip et @Micahhanksve micahhanks.com.