» » فرآیند جذب مادون قرمز + نکات مهم

مهرگان
 
 
 

فرآیند جذب مادون قرمز + نکات مهم

4 اردیبهشت 1392

فرآیند جذب مادون قرمز + نکات مهم

مانند انواع دیگر جذب انرژی، موقعی که مولکول ها اشعه ی مادون قرمز را جذب می کنند، به حالت انرژِی بالاتر بر انگیخته می گردند. جذب تابش مادون قرمز مانند هر فرآیند جذب دیگر، یک فرآیند کوانتایی است؛ بدین صورت که فقط فرکانس های ( انرژی های ) مشخصی از تابش مادون قرمز توسط مولکول جذب می گردد.
جذب تابش مادون قرمز با تغییر انرژی بین kj mole-1 40 – 8 همراه است.
تابشی که دارای چنین انرژی باشد، فرکانس های ارتعاشی کششی و خمشی پیوندهای کووالانسی اکثر مولکول ها را شامل می گردد.

فرآیند جذب مادون قرمز


در فرآیند جذب، فرکانس هایی از اشعه ی مادون قرمز که با فرکانس های ارتعاشی طبیعی مولکول مورد نظر تطبیق کند جذب خواهد شد و انرژی جذب شده برای افزایش دامنه حرکت ارتعاشی اتصال موجود در مولکول به کار گرفته می شود.

باید توجه داشت که تمام پیوندهای موجود در مولکول قادر به جذب انرژی مادون قرمز نیستند، حتی اگر فرکانس اشعه کاملاً با فرکانس حرکت تطبیق کند.
فقط آن پیوندهایی که دارای گشتاور دو قطبی هستند قادر به جذب اشعه ی مادون قرمز خواهند بود. پیوندهای متقارن، مثل پیوند موجود در CL2 و H2 ، اشعه ی مادون قرمز را جذب نمی کنند.
یک پیوند باید خصلت یک دو قطبی الکتریکی را از خود بروز دهد که این دو قطبی با همان فرکانس اشعه ی ورودی متغیر بوده تا انتقال انرژی صورت پذیرد. بنابراین، پیوندهای متقارن در مادون قرمز جذب نمی دهند . اکثر پیوندهایی که چنین پدیده ای را دارند.

موارد استفاده از طیف مادون قرمز
چون هر پیوند ، دارای فرکانس ارتعاش طبیعی خاصی است و نیز چون یک پیوند بخصوص در دو مولکول مختلف در دو محیط متفاوت قرار دارند، بنابراین ، هیچگاه دو مولکول با ساختمانهای متفاوت جذب مادون قرمز یا به عبارت بهتر طیف مادون قرمز مشابهی نمی‌دهند. اگر چه ممکن است که بعضی از فرکانسهای جذب شده در دو مولکول مشابه باشند، اما هیچگاه دو مولکول مختلف ، طیف مادون قرمز کاملا یکسانی را نخواهند داشت. بنابراین طیف قرمز را می‌توان مانند اثر انگشت در انسان برای شناسایی مولکولها بکار گرفت.

با مقایسه طیف مادون قرمز دو ماده که تصور می‌رود مشابه باشند، می‌توان پی برد که آیا واقعا آنها یکی هستند یا نه. اگر تمام جذبها در طیف دو مولکول بر یکدیگر منطبق شوند، آن وقت به احتمال قریب به یقین دو ماده یکسان هستند. کاربرد دوم طیف مادون قرمز که مهمتر از اولی است، این است که طیف مزبور ، اطلاعاتی راجع به ساختمان یک مولکول می‌دهد. جذبهای مربوط به هر پیوند (C≡N و C─C و C=O و C─X و O─H و N─H و ...) در بخش کوچکی از ناحیه ارتعاشی مادون قرمز یافت می‌شوند.

جذب مادون قرمز توسط گرافن:

محققان موفق به جذب مادون قرمز به وسيله گرافن شدند.
گرافن ماده‌اي است از جنس کربن که ضخامت آن در حد يک اتم است، اين ماده دو بعدي که در سال 2004 کشف شد، داراي خواص نوري و مکانيکي منحصر به ‌فردي است.
عده‌اي معتقدند که مي‌توان از گرافن در فناوري‌هاي مختلف استفاده کرد، براي مثال اين ماده قادر است جايگزين سيليکون در صنعت الکترونيک شود. دليل اين امر آن است که الکترون‌ها قادرند با سرعت بسيار زياد از ميان گرافن عبور کنند.
از گرافن مي‌توان در صنعت فوتونيک نيز استفاده کرد، اين کار به مدد وجود الکترون‌هاي ديراک است که قادرند نور را در محدوده وسيعي از طول موج‌ها جذب کنند. اين قابليت برخلاف وضعيت نيمه‌هادي‌هاي نوع سه و پنج است که در چنين محدوده‌اي فعاليت ندارند.
پرتوهاي مادون قرمز بخشي از طيف الکترومغناطيس قلمداد مي‌شوند که در مخابرات نوري اهميت زيادي دارد، براي مثال از محدوده تراهرتز مي‌توان در تصويربرداري‌هاي زيستي، آناليز مواد و پست‌هاي کنترل امنيتي استفاده کرد. بررسي و تعيين مشخصات گرافن در اين طول موج براي به‌ کارگيري اين ماده در ادوات مختلف ضروري است.
پژوهشگران مرکز IBM به رهبري «فادون آوريس» از مرکز تحقيقات «واتسون» در نيويورک روي تابش مادون قرمز از سطح گرافن کار مي‌کنند.
نتايج پژوهش‌هاي پيشين اين گروه تحقيقاتي به آنها کمک مي‌کند تا توزيع دما، دانسيته حامل‌هاي (الکترون و حفره) و موقعيت نقطه ديراک را در کانال گرافن مشخص کنند. اين نقطه جايي است که نوار هدايت و ظرفيت در گرافن به‌ هم مي‌رسند.
سطح انرژي فرمي گرافن تقويت نشده ( دست نخورده) با نقطه ديراک برابر است، به ‌طوري که موقعيت اين نقطه براي تعيين خواص گرافن بسيار حياتي است.
در تحقيقات اخير، اين گروه روي ويفر چند لايه از گرافن که به روش CVD ايجاد شده، تحقيق کرده‌اند. آنها اطلاعات ارزشمندي درباره اين ماده به ‌دست آورده‌، به ‌طوري که تمام پارامترهاي ذکر شده در بالا را براي اين ويفر به‌ دست آورده‌اند.
براي مثال آنها مقاومت اين ويفر را مشخص کرده‌، همچنين نرخ پراش حامل‌ها را در طول حرکت به‌ دست آورده‌اند. در حال حاضر آنها روي بهبود تقويت گرافن توليد شده به ‌روش CVD کار مي‌کنند.
نتايج کار اين گروه در نشريه «ACS Nano» به چاپ رسيده است.

پایان

علمی


ارسال نظر

نام:
ایمیل:
متن نظر:
 
برای مشاهده بهتر سایت از مرورگر فایرفاکس ، اُپرا و یا گوگل کروم استفاده نمایید