انتشار مقاله استاد شریف در معتبرترین مجله آکادمی ملی علوم آمریکا

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، مقاله دکتر علی اسفندیار، دانشیار دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف و تیم تحقیقاتی همراهش، با عنوان " تمایز مسیر‌های الکترونی و یونی در فصل مشترک ترانزیستور گرافنی و الکترولیت مایع" در مجله معتبر Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) منتشر شد.

در این پژوهش که توسط عضو هیئت علمی دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف و پژوهشگران مطرح بین المللی این حوزه در مجله معتبر (PNAS) به چاپ رسیده، انتقال یونی- الکترونیکی مختلط در سطح مشترک جامد- مایع مطالعه شد.

مطالعات اخیر نشان می‌دهد که جریان‌های یونی و الکترونیکی می‌توانند در سطوح مشترک مایع- جامد با هم برهمکنش و پیچیده‌ای داشته باشند تا حدی که بر اصطکاک کوانتومی و برداشت انرژی هیدروالکترونیکی تأثیر بگذارند. درک سازوکار انتقال الکترون‌ها و یون‌ها در سطوح کربنی غوطه‌ور در الکترولیت‌ها برای طیف گسترده‌ای از فرآیند‌های غشایی و همچنین ذخیره‌سازی انرژی در باتری‌ها و ابرخازن‌ها ضروری است. انتقال یون در یک الکترود نانومتخلخل به شدت به رسانایی الکترونیکی آن و ظرفیت سطحی با الکترولیت بستگی دارد.

در این مطالعه، از طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی برای تفکیک انتقال یونی و الکترونیکی درون صفحه‌ای روی یک ترانزیستور گرافن تک کریستالی پوشیده شده توسط یک قطره مایع یونی بهره گرفته شد. با توجه به ضخامت اتمی گرافن و میل ترکیبی قوی کاتیون این الکترولیت با کربن، در این ترانزیستور جفت شدگی یون- الکترون به حداکثر رسانیده شد. با استفاده از طیف‌سنجی الکتروشیمایی درون صفحه‌ای وابسته به گیت و دما، رسانایی الکترونیکی و یونی ترانزیستور را در طیف وسیعی از چگالی حامل بار و بازه‌ای متغیر از چندین مرتبه بزرگی رسانایی الکترولیت استخراج شده است.

نتایج این پژوهش نشان داد که علی رغم برهمکنش خازنی فوق‌العاده قوی در فصل مشترک گرافن با مایع یونی، مسیر‌های انتقال یونی و الکترونیکی در مقیاس میکرومتری از هم جدا می‌شوند، که با مقیاس‌های طولی پیش‌بینی‌شده در انتقال بین سطحی الکترونی- یونی مطابقت دارد. این نتایج که از طریق یک مدل خط انتقال تفسیر می‌شوند، جدایی واضح مسیر‌های یونی و الکترونیکی را در مقیاس الکترود تک بلورنشان می‌دهد که می‌تواند پیامد‌های قابل توجهی برای بهینه‌سازی انتقال بار در سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی مثل ابرخازن و باتری‌های نسل بعدی داشته باشد.

گفتنی است این ژورنال منبعی معتبر از تحقیقات اصیل و تأثیرگذار است که به‌طور گسترده علوم زیستی، فیزیکی و اجتماعی را در بر می‌گیرد و یکی از معتبرترین مجلات در سطح بین المللی و مربوط به آکادمی ملی علوم آمریکا است. این مجله معتبر علمی با قدمت صد ساله و ضریب تاثیر ۱/۱۱ می‌باشد که مقالات گزینشی را با پیشنهاد و دعوت یکی از اعضای هیئت تحریریه و داوری چندین داور علمی منتشر می‌کند.