2022-07-31 13:52:55
Diese verschlungenen Kohlenstoff-Nanoröhrchen können Energie direkt aus der Atmung und Meereswellen umwandeln
Ungleichmäßige elektrische Kraftfelder werden verwendet, um die Ausrichtung, Position und Montage einer Vielzahl von nanoskaligen Materialien (z. B. Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen, halbleitende Quantenpunkte) zu steuern, um ihre einzigartigen Eigenschaften in elektronische Geräte zu integrieren.
Die Kraft, die auf partikuläre Materie innerhalb eines elektrischen Gradientenfeldes ausgeübt wird, ist ein ponderomotorisches Phänomen, das als #Dielektrophorese bekannt ist, wobei neutrale Partikel polarisiert werden und zu oder weg von Regionen mit hoher elektrischer Felddichte wandern.
Räumlich variierende elektrische Kraftfelder werden traditionell durch die Herstellung von #zwei #eng #beieinander #liegenden (μm-mm) #Elektroden mit entsprechend geformten Geometrien erzeugt, was zu einer stark lokalisierten dielektrophoretischen (DEP) Kraft führt. Wir haben herausgefunden, dass die physikalischen Grenzen der konventionellen Dielektrophorese überwunden werden können, indem man die von einer #Tesla-#Spule übertragene #Nahfeld-(≪λ)-#Hochfrequenzenergie nutzt.
Obwohl Nikola Tesla ursprünglich beabsichtigte, mit seinem namensgebenden Gerät drahtlos elektrische Energie rund um die Welt zu übertragen, erwies sich die Tesla-Spule als unpraktisch für die strahlende Energieübertragung im Fernfeld (≫λ), so dass die Maschine zu einem Relikt des späten 19. Jahrhundert, dessen einziger Zweck es heute ist, künstliche Blitze in Wissenschaftsmuseen zu erzeugen.
Nichtsdestotrotz enthält der strahlungsfreie Nahfeldbereich eines Teslaspulensenders Hochfrequenzenergie hoher Intensität, und dieses starke elektrische Gradientenfeld, das sich von der Antenne der Teslaspule in den freien Raum erstreckt, kann genutzt werden, um die #Selbstorganisation von #Teilchen im Nano- und Makromaßstab über eine große Entfernung zu steuern. Da sich der #Nahfeldbereich einer Teslaspule über #Dutzende von #Metern vom Sender weg erstreckt, haben wir herausgefunden, dass die Teslaspule in bemerkenswerter Weise in der Lage ist, #Partikel sowohl im Nano- als auch im Makromaßstab skalierbar zu #bewegen, zu #lenken und zu #montieren.
Die gerichtete Bewegung und Selbstmontage von Materie in einem Abstand mit der Nahfeld-Energie der Tesla-Spule ist ein Phänomen, das wir #Teslaphoresis nennen.
Wir haben uns für diese erste Studie für einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) entschieden, weil sie eine hohe Polarisierbarkeit und Anisotropie aufweisen und sich das elektrokinetische Verhalten sowohl von Pulvern als auch von einzelnen Nanoröhren in Suspension relativ einfach untersuchen lässt.
Wenn eine kleine Masse CNT-Pulver im Nahfeld der Teslaspule platziert wird, kommt es innerhalb weniger Sekunden zur explosiven #Selbstorganisation und zum #Wachstum eines einzelnen CNT-#Drahtes.
Werden die CNTs stattdessen in einer #Lösung dispergiert, beginnen sich zahlreiche Nanoröhrchendrähte schnell selbst zu assemblieren und zu einem oder mehreren größeren #parallelen #Arrays zu verbinden.
arüber hinaus beobachteten wir mehrere Nanoröhrchendrähte mit dünnem Durchmesser (∼1μm Durchmesser), die mit dem elektrischen Feld ausgerichtet waren (Abbildung 5e), die durch Photolumineszenz leichter zu beobachten waren und sich zwischen den Drähten mit größerem Durchmesser befanden. Diese Drähte mit hohem Aspektverhältnis können nur aus einzelnen Nanoröhren gebildet worden sein, die sich selbst Ende-zu-Ende zusammensetzen, um ihre Ladungstrennung zu maximieren. https://www.researchgate.net/publication/301288013_Teslaphoresis_of_Carbon_Nanotubes?fbclid=IwAR2udIGragcQLrcaCBCdfJWyLMyaE0ZoNEobrXBsZ_Zdvtr1VBOYE9x_Xj4
24 views10:52
A
