Go bunúsach is buidéal maighnéadach é imoibreoir comhleá ina bhfuil na próisis chéanna a tharlaíonn sa ghrian. Comhleáíonn breoslaí deoitéiriam agus tritiam chun gal iain héiliam, neodrón agus teasa a dhéanamh. De réir mar a dhónn an gás ianaithe te seo, ar a dtugtar plasma, aistrítear an teas sin chuig uisce chun gal a dhéanamh chun tuirbíní a ghineann leictreachas a chasadh. Bíonn an plasma sárthéite ina bhagairt leanúnach do bhalla an imoibreora agus don chlaontóir (a bhaineann dramhaíl as an imoibreoir oibriúcháin chun an plasma a choinneáil te go leor le dó).

“Táimid ag iarraidh iompraíocht bhunúsach na n-ábhar plasma-aghaidh a chinneadh agus é mar sprioc tuiscint níos fearr a fháil ar mheicníochtaí díghrádaithe ionas gur féidir linn ábhair nua, láidre a innealtóireacht,” a dúirt an t-eolaí ábhar Chad Parish ó Shaotharlann Náisiúnta Oak Ridge na Roinne Fuinnimh. Is údar sinsearach ar staidéar san irisleabhar éTuarascálacha Eolaíochtaa rinne iniúchadh ar dhíghrádú tungstain faoi choinníollacha a bhaineann le himoibreoir.

Toisc go bhfuil an leáphointe is airde de na miotail go léir ag tungstain, is iarrthóir é le haghaidh ábhar plasma. Mar gheall ar a brittleness, áfach, is mó an seans go mbeadh gléasra cumhachta tráchtála déanta as cóimhiotal tungstain nó ilchodach. Ainneoin sin, cabhraíonn sé le hinnealtóirí ábhair núicléacha a fheabhsú trí fhoghlaim faoin gcaoi a dtéann buamáil adamhach fuinniúil i bhfeidhm ar tungstain go micreascópach.

“Is é taobh istigh de ghléasra cumhachta comhleá an ceann is brúidiúla ar iarradh ar innealtóirí comhshaoil ​​ábhair a dhearadh dó,” a dúirt Paróiste. “Tá sé níos measa ná an taobh istigh d’inneall scaird.”

Tá taighdeoirí ag déanamh staidéir ar idirghníomhaíocht comhpháirteanna plasma agus meaisín chun ábhair a dhéanamh atá níos mó ná mar a oireann do dhálaí oibriúcháin crua den sórt sin. Is saincheist thábhachtach í iontaofacht ábhar le teicneolaíochtaí núicléacha reatha agus nua a bhfuil tionchar suntasach acu ar chostais tógála agus oibriúcháin stáisiúin chumhachta. Mar sin tá sé ríthábhachtach ábhair a innealtóireacht le haghaidh cruas thar shaolréanna fada.

Don staidéar reatha, rinne taighdeoirí in Ollscoil California, San Diego, bombarded tungstain le plasma héiliam ar fhuinneamh íseal ag déanamh aithrise ar imoibreoir comhleá faoi ghnáthchoinníollacha. Idir an dá linn, d'úsáid taighdeoirí ag ORNL an Áis Taighde ian Ilmhuirearaithe chun ionsaí a dhéanamh ar tungstan le hiain héiliam ardfhuinnimh ag aithris ar dhálaí neamhchoitianta, mar shampla briseadh plasma a d'fhéadfadh méid thar a bheith mór fuinnimh a chur i dtaisce.

Ag baint úsáide as micreascópacht leictreoin tarchurtha, ag scanadh micreascópachta leictreon tarchurtha, ag scanadh micreascópachta leictreon agus nanocrystallography leictreon, bhí na heolaithe mar thréith ag éabhlóid boilgeoga sa chriostail tungstain agus cruth agus fás struchtúr ar a dtugtar “tendrils” faoi choinníollacha ísealfhuinnimh agus ardfhuinnimh. Sheol siad na samplaí chuig gnólacht ar a dtugtar AppFive le haghaidh díraonta leictreon precession, ardteicníc criostalagrafaíocht leictreon, chun meicníochtaí fáis a bhaint amach faoi choinníollacha éagsúla.

Le cúpla bliain anuas tá a fhios ag eolaithe go bhfreagraíonn tungstain do phlasma trí chlaonta criostalach a fhoirmiú ar scála na billiúnú cuid de mhéadar, nó nanaiméadar – faiche beag bídeach de shaghas éigin. Fuair ​​​​an staidéar reatha amach go raibh tendrils a tháirgeann bombardú fuinnimh níos ísle ag fás níos moille, níos míne agus níos rianúla - ag cruthú cairpéad níos dlúithe de doiléir - ná iad siúd a chruthaigh ionsaí ardfhuinnimh.

I miotail, glacann adaimh socrú struchtúrach ordúil le spásanna sainithe eatarthu. Má dhíláithrítear adamh, fanann suíomh folamh, nó “folúntas”. Má bhuaileann radaíocht, cosúil le liathróid billiard, adamh as a láithreán agus go bhfágann sé folúntas, caithfidh an t-adamh sin dul áit éigin. Crams sé é féin idir adaimh eile sa chriostail, a bheith ina interstitial.

Nochtann gnáthoibríocht comhleá-imoibreora an t-atreoraí do shruth ard d'adaimh héiliam an-ísealfhuinnimh. “Ní bhíonn ian héiliam ag bualadh crua go leor chun imbhualadh na liathróide billiard a dhéanamh, mar sin caithfidh sé sneak isteach sa laitís chun tosú ag foirmiú boilgeoga nó lochtanna eile,” a mhínigh Paróiste.

Tá teoiriceoirí cosúil le Brian Wirth, Cathaoirleach Gobharnóir UT-ORNL, tar éis an córas a mhúnlú agus creideann siad go ndéantar an t-ábhar a dhíláithrítear as an laitís nuair a fhoirmíonn boilgeoga mar bhlocanna tógála na tendrils. Fáineann adaimh héiliam timpeall na laitíse go randamach, a dúirt Paróiste. Buaileann siad isteach i héiliam eile agus téann siad le chéile. Faoi dheireadh tá an braisle mór go leor chun adamh tungstain a bhaint den suíomh.

“Gach uair a fhásann an mboilgeog cuireann sé cúpla adamh tungstain eile amach as a suíomhanna, agus caithfidh siad dul áit éigin. Beidh siad á mealladh chuig an dromchla,” a dúirt Paróiste. “Is é sin, creidimid, an mheicníocht trína bhfoirmíonn an nanofuzz ​​seo.”

Reáchtálann eolaithe ríomhaireachtúla ionsamhlúcháin ar shárríomhairí chun staidéar a dhéanamh ar ábhair ag a leibhéal adamhach, nó méid nanaiméadar agus scálaí ama nanascoicindí. Fiosraíonn innealtóirí an chaoi a n-iompraíonn ábhair bhrón, scoilteanna agus eile tar éis nochtadh fada do phlasma, ar fhad ceintiméadar agus scálaí ama uaire. “Ach ní raibh mórán eolaíochta eatarthu,” a dúirt Paróiste, a líon a dturgnamh an bhearna eolais seo chun staidéar a dhéanamh ar na chéad chomharthaí díghrádaithe ábhair agus ar na céimeanna tosaigh d’fhás na nanai-drile.

An bhfuil fuzz maith nó olc mar sin? “Is dócha go mbeidh airíonna dochracha agus tairbhiúla ag Fuzz, ach go dtí go mbeidh níos mó eolais againn faoi, ní féidir linn ábhair a innealtóireacht chun iarracht a dhéanamh deireadh a chur leis an olc agus béim á cur ar an mhaith,” a dúirt Paróiste. Ar an taobh eile, d'fhéadfadh tungstain doiléir ualaí teasa a thógáil a scoilteodh an mórchóir tungstain, agus bíonn an creimeadh 10 n-uaire níos lú i gcreimeadh ná mar a bheadh ​​tungstain ann. Ar an taobh lúide, is féidir le nanai-druileanna briseadh amach, ag cruthú deannaigh a fhéadfaidh plasma a fhuarú. Is é an chéad sprioc eile atá ag na heolaithe ná a fháil amach conas a fhorbraíonn an t-ábhar agus cé chomh héasca is atá sé na nanai-druileanna a bhriseadh ón dromchla.

D'fhoilsigh comhpháirtithe ORNL turgnaimh scanta micreascópachta leictreon le déanaí a léiríonn iompar tungstain. Léiríodh i staidéar amháin nach ndeachaigh an fás tendril ar aghaidh in aon treoshuíomh roghnaithe. Léirigh imscrúdú eile gur tháinig freagairt tungstain aghaidh plasma ar flosc adaimh héiliam ó nanofuzz ​​amháin (ag flosc íseal) go nanofuzz ​​móide boilgeoga (ag ardfhlosc).

Is é teideal an pháipéir reatha ná “Moirfeolaíochtaí na nanai-ndrilí tungstain a fhástar faoi nochtadh héiliam.”