خواندنی ها

ساخت یک سنسور جدید برای تشخیص عناصر کمیاب

محققان دانشگاه پنسیلوانیا سنسوری ساخته اند که می تواند عناصر کمیاب و ارزشمند روی زمین را تشخیص دهد.

به گزارش ScienceDaily ، یک حسگر جدید درخشان می تواند “تربیوم” ، عنصری کمیاب و ارزشمند را از نمونه های پیچیده محیطی مانند ضایعات اسیدی تشخیص دهد. این حسگر که توسط محققان دانشگاه پن استیت توسعه یافته است ، از پروتئینی استفاده می کند که به طور خاص به عناصر کمیاب زمین متصل می شود و ممکن است برای توسعه منبع داخلی فلزات مورد استفاده در فناوری هایی مانند تلفن های همراه استفاده شود. موبایل هوشمند ، باتری خودروهای برقی و روشنایی کم مصرف استفاده می شود.

“تربیوم” یکی از کمیاب ترین عناصر روی زمین است که رنگ سبز را در صفحه نمایش تلفن های همراه تولید می کند و همچنین در روشنایی با بازده بالا و دستگاه های حالت جامد استفاده می شود. با این حال ، برای به دست آوردن تربیوم و سایر عناصر کمیاب ، انواع مختلفی از چالش های شیمیایی ، زیست محیطی و سیاسی وجود دارد. توسعه منابع جدید این فلزات نیاز به روشهای تشخیص قوی دارد که چالش دیگری را ایجاد می کند.

به عنوان مثال ، روش استاندارد برای تشخیص عناصر کمیاب خاک در یک نمونه ، طیف سنجی جرمی پلاسما جرمی با هزینه بالا و غیرقابل حمل است (ICP-MS). روش های قابل حمل ، از سوی دیگر ، حساسیت کمتری دارند و در نمونه های پیچیده محیطی که شرایط اسیدی و سایر فلزات می توانند در تشخیص اختلال ایجاد کنند ، عملکرد خوبی ندارند.

جوزف کوترووو ، محقق پروژه می گوید: “در حال حاضر هیچ زنجیره تأمین داخلی عناصر کمیاب مانند تربیوم وجود ندارد ، اما در حقیقت ، در منابع مانند فراورده های زغال سنگ ، معادن اسید و ضایعات الکترونیکی بسیار فراوان است.” است. در این مطالعه ، ما یک حسگر مبتنی بر تابش ایجاد کردیم که می تواند برای تشخیص و حتی تعیین چگالی پایین تربیوم در نمونه های پیچیده اسید استفاده شود.

سنسور جدید بر اساس پروتئینی به نام لانمودولین ساخته شده است که محققان قبلاً آن را کشف کرده بودند. این پروتئین بهتر از سایر فلزات به عناصر کمیاب زمین متصل می شود. انتخاب این پروتئین برای اتصال به عناصر کمیاب زمین یک انتخاب ایده آل برای حسگر است زیرا احتمال دارد به جای سایر فلزات رایج در نمونه های محیطی به خاکهای کمیاب متصل شود.

برای تعدیل لانمودولین به عنوان سنسور تربیوم ، محققان پروتئین را با افزودن اسید آمینه تریپتوفان اصلاح کردند.

“تریپتوفان یک ماده حساس به تربیوم است ؛ این بدان معنی است که نور جذب شده توسط تریپتوفان می تواند به تربیوم منتقل شود و سپس تربیوم آن را در طول موج متفاوتی منتشر می کند. رنگ سبز این انتشار در واقع یکی از دلایل اصلی استفاده از تربیوم در فناوری هایی مانند صفحه نمایش گوشی های هوشمند.

وی افزود: یکی از چالش های استخراج عناصر کمیاب خاک این است که باید از سنگ خارج شوند. اگر بتوانیم از حسگرها برای شناسایی مکانهایی که دارای ارزشمندترین عناصر کمیاب خاک هستند استفاده کنیم ، می توانیم تلاش های استخراج خود را بهتر متمرکز کنیم.

سپس محققان حسگر را روی نمونه های واقعی آزمایش کردند. این سنسور قادر به تعیین چگالی تربیوم در نمونه ها بود که قابل مقایسه با روش تشخیص استاندارد بود و نشان می دهد که این سنسور می تواند راه خوبی برای تشخیص چگالی پایین تربیوم در نمونه های پیچیده محیطی باشد.

کوتروف گفت: “ما می خواهیم این حسگر را برای حساس تر و آسان تر شدن استفاده کنیم.” امیدواریم با کمک این سنسور بتوانیم سایر عناصر کمیاب زمین را شناسایی کنیم.

این مطالعه در مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر شد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مطالب مرتبط

دکمه بازگشت به بالا