عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی شریف با انجام یک طرح تحقیقاتی مشترک با محققانی از کشورهای انگلستان، اسپانیا و ژاپن موفق به ارائه روشی برای شناسایی رفتار دقیق مولکول‌های آب در فصل مشترک با الکترودها شدند و به گفته آنها نتایج این تحقیق در مجلات "ساینس" و "نیچر" منتشر شد.

به گزارش ایسنا، همکاری مشترک تحقیقاتی دانشمند برجسته ایرانی، دکتر علی اسفندیار از دانشگاه صنعتی شریف و پروفسور آندره گایم، محقق دانشگاه منچستر انگلستان و برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 2010، منجر به چاپ مقاله در معتبرترین مجلات علمی جهان شد. ضریب تأثیر مجلات science و nature به ترتیب 37 و 40 است که از اعتبار بسیار بالای این مجلات حکایت دارد.

دکتر علی اسفندیار در رابطه با این طرح تحقیقاتی گفت: شناسایی رفتار دقیق مولکول‌های آب در فصل مشترک با الکترودها و یا در اثر محدودیت شدید فضایی می‌تواند به سؤالات بسیاری در تعیین مکانیسم برهمکنش‌ها در خازن‌ها، باتری‌ها و حتی سلول‌های عصبی پاسخ دهد.

وی با بیان اینکه بیش از نیم‌ قرن است که محققان به دنبال ارائه نظریات محاسباتی جهت پیش‌بینی تغییر ضریب دی‌الکتریک آب در فصل مشترک آن با سطح جامد و یا کانال‌های نانومتری بوده‌اند، اظهار کرد: اما گواه تجربی برای تأیید یا تکذیب این نظریه به دلیل دشواری در ساخت و اندازه‌گیری یک نمونه مناسب وجود نداشت.

اسفندیار خاطر نشان کرد: در این طرح مشترک ما با ساخت کانال‌هایی دوبعدی با ارتفاع از یک نانومتر تا چند صد نانومتر توانستیم به ‌صورت سیستماتیک تغییر ضریب دی‌الکتریک آب محدود شده بین دو کانال را با استفاده از روش میکروسکوپ الکتروستاتیکی روبشی اندازه‌گیری کنیم.

عضو هیات علمی دانشگاه شریف ادامه داد: اگر یک ماده عایق را بین دو صفحه رسانا مثل یک ساختار خازن قرار دهیم، بسته به نوع و میزان همسو شدن دوقطبی‌های الکتریکی ماده عایق تحت تأثیر میدان، می‌توان ضریب دی‌الکتریک آن را اندازه‌گیری کرد. ما نیز ساختاری شبیه به خازن اما در مقیاس نانو را ایجاد کردیم و ضریب دی‌الکتریک آب محدودشده در فصل مشترک را اندازه گرفتیم.

وی اضافه کرد: نتایج اندازه‌گیری‌ها نشان داد ضریب دی‌الکتریک می‌تواند از مقدار ۸۰ برای آب در حالت عادی به کمتر از ۳ به دلیل محدودیت و عدم آزادی مولکول‌های آب در همسو شدن با میدان الکتریکی خارجی منجر شود.

به گفته این محقق، این یافته می‌تواند رهیافتی جدید برای تجزیه و تحلیل الکترولیت‌ها و سیالات یونی دیگر در فصول مشترک سیال- جامد ارائه کند.

اسفندیار یادآور شد: نتایج و تحلیل‌های به دست آمده از این تحقیق مشترک با محقق برجسته دانشگاه منچستر انگلستان و برنده جایزه نوبل فیزیک، در قالب یک مقاله با عنوان Anomalously low dielectric constant of confined water در مجله science با ضریب تأثیر 37 به چاپ رسید.

این محقق از اجرای فاز توسعه‌ای این طرح خبر داد و گفت: در ادامه این کار، ترابرد مولکول‌های گاز از درون این نانوکانال‌های دوبعدی با جنس دیواره متفاوت مورد مطالعه قرار گرفت. ترابردی به ‌اندازه ۲۰۰ مرتبه سریع‌تر نسبت به کانال‌های ماکروسکوپی و وابسته به میزان زبری دیواره به‌ صورت کاملا مشهود دیده شد.

به گفته وی نتایج و دستاوردهای این تحقیق در قالب یک مقاله دیگر با عنوان Ballistic molecular transport through two-dimensional channels در مجله nature با ضریب تأثیر 40 به چاپ رسید.

این عضو هیات علمی دانشگاه شریف با اشاره به نتایج به دست آمده از این تحقیق افزود: یکی از نتایج جالب‌توجه، اثر خودتمیزشوندگی این کانال‌ها بود؛ به این‌ صورت که مشاهده شد گازهای هیدروکربنی تمایل بسیار کمی برای تجمع در این کانال‌ها دارند و آلودگی‌ها بیرون کانال تجمع خواهند کرد.