با تلاش محققان؛

امکان شبیه‌سازی جریان‌های الکترونی ناشی از مغناطیس درون نانوذرات طلا فراهم شد

پژوهشگران روشی برای بررسی جریان‌های الکترونی در حال گردش درون نانوذرات طلا ارائه کردند، این روش می‌تواند معیار کمی برای تعیین میزان آروماتوسیته بودن مواد در اختیار پژوهشگران قرار دهد.

کد خبر: ۹۴۱۱۸۸

شنبه - ۲۲ خرداد ۱۴۰۰ / June 12, 2021

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان در مرکز علوم نانو دانشگاه جیواسکیلا، فنلاند و دانشگاه گوادالاخارا در مکزیک روشی ارائه کردند که امکان شبیه‌سازی و تجسم جریان‌های الکترونی ناشی از مغناطیس درون نانوذرات طلا را فراهم می‌کند. این روش تجزیه و تحلیل دقیق اثرات میدان مغناطیسی در داخل نانوساختار‌های پیچیده را در اندازه‌گیری تشدید مغناطیسی هسته‌ای تسهیل می‌کند و معیار‌های کمی برای آروماتوسیتی بودن نانوذرات را تعیین می‌کند.

در الکترومغناطیس کلاسیک، یک ذره باردار که در یک میدان مغناطیسی خارجی در حال حرکت است، نیرویی را تجربه و مسیر ذره را دایره‌ای می‌کند. این قانون اساسی فیزیک، به‌عنوان مثال، در طراحی سیکلوترون‌هایی که به‌عنوان شتاب‌دهنده ذرات کار می‌کنند، استفاده می‌شود. هنگامی که ذرات فلزی در ابعاد نانومتری در یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند، این میدان جریان الکترون در گردش درون ذره را القا می‌کند.

جریان در گردش به نوبه خود یک میدان مغناطیسی داخلی ایجاد کرده که مخالف میدان خارجی است. این اثر فیزیکی را محافظ مغناطیسی می‌نامند. قدرت محافظ را می‌توان با استفاده از طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR) بررسی کرد. میزان محافظ مغناطیسی داخلی در مقیاس طول اتمی حتی در داخل ذره‌ای با ابعاد نانومتر به شدت متفاوت است. درک این تغییرات در مقیاس اتم تنها با استفاده از تئوری مکانیک کوانتوم در مورد خصوصیات الکترونیکی هر اتم سازنده نانوذره امکان‌پذیر است.

به تازگی گروه تحقیقاتی پروفسور هانو هاکینن در دانشگاه جیواسکیلا، با همکاری دانشگاه گوادالاخارا در مکزیک، روشی را برای محاسبه، تجسم و تجزیه و تحلیل جریان الکترون در درون نانوساختار‌های پیچیده سه‌بعدی ایجاد کردند. این روش روی نانوذرات طلا با قطر تقریباً یک نانومتر اعمال شد. محاسبات در مورد چگونگی تغییر قدرت محافظ مغناطیسی درون ذره هنگامی که یک اتم طلا با یک اتم پلاتین جایگزین می‌شود، نتایج تجربی غیرقابل توضیح حاصل از اندازه‌گیری‌های قبلی NMR را در مقالات روشن می‌کند.

معیار کمی جدید دیگری برای توصیف آروماتوسیته در داخل نانوذرات فلز نیز براساس قدرت یکپارچه کل جریان الکترون محافظ ارائه شد. آروماتوسیته بودن مولکول‌ها یکی از قدیمی‌ترین مفاهیم شیمی است و به‌طور رایج به مولکول‌های آلی حلقه مانند و نامستقر بودن الکترون‌های ظرفیت آن‌ها اطلاق می‌شود که می‌تواند جریان‌های در گردش را در یک میدان مغناطیسی خارجی ایجاد کند. با این حال، معیار‌های کمی قابل قبول برای درجه‌بندی میزان آروماتوسیته وجود دارد. روش این گروه در حال حاضر یک ابزار جدید برای مطالعه و تجزیه و تحلیل جریان الکترون در داخل هر نانوساختار است.