สล็อตออนไลน์ นักวิจัยในเม็กซิโกได้ใช้ซีโอไลต์ – แร่ธาตุอลูมิโนซิลิเกตที่มีรูพรุนซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ – เพื่อตรวจหาตะกั่วที่เป็นพิษในน้ำเป็นครั้งแรก เทคนิคขั้นตอนเดียวแบบใหม่ของทีม ซึ่งสามารถตรวจจับความเข้มข้นของตะกั่วได้อย่างรวดเร็วที่ต่ำถึง 1.248 ส่วนต่อพันล้านส่วน สามารถขยายไปยังโลหะหนักอื่นๆ ได้ ตะกั่วทำให้เกิดปัญหาสุขภาพร้ายแรงสำหรับมนุษย์และก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ร่วมกับปรอท สารหนู โครเมียม และแคดเมียม
เป็นหนึ่งในห้าสิ่งปนเปื้อนโลหะหนักที่พบบ่อยที่สุดในน้ำ
แม้ว่าจะมีเทคนิคทางสเปกโตรเมทรีและสเปกโตรสโกปีที่มีความไวสูงอยู่มากมายในการตรวจจับ แต่ส่วนใหญ่ต้องการเครื่องมือที่ซับซ้อนและวิธีการเตรียมตัวอย่างที่ซับซ้อน ซีโอไลต์เป็นโครงสร้าง 3 มิติแบบกลวงที่ทำจากอะลูมิเนียม ออกซิเจน ซิลิคอน และโลหะอัลคาไล หรือโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ เช่น โซเดียม โพแทสเซียม และแมกนีเซียม ประกอบด้วยรูพรุนขนาดไมครอนขนาดใหญ่ที่จัดเรียงอย่างสม่ำเสมอซึ่งสามารถดูดซับน้ำและกำจัดไอออนของโลหะหนักออกจากมันได้ด้วยกลไกที่เรียกว่าการแลกเปลี่ยนไอออน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อไอออนชนิดหนึ่งในสารละลายมีการแลกเปลี่ยนแบบย้อนกลับกับไอออนอีกประเภทหนึ่งที่มี ค่าไฟฟ้าเท่ากัน รูพรุนของซีโอไลต์ยังสร้าง “กรง” ในอุดมคติเพื่อแยกกลุ่มโลหะที่มีสเกลย่อยระดับนาโนอย่างเสถียร
ด้วยอิเล็กตรอนที่กระโดดจากระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องระดับหนึ่งภายในกระจุกโลหะไปยังอีกระดับหนึ่งได้อย่างง่ายดาย ซีโอไลต์ที่ “แลกเปลี่ยนโลหะ” เหล่านี้จึงสร้างตัวปล่อยแสงที่มีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุนี้ จึงมีแอพพลิเคชั่นเซ็นเซอร์ออปติคัลที่รวดเร็วและมีความไวสูงสำหรับการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อมอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม ซีโอไลต์ไม่ได้ถูกใช้เพื่อตรวจหาไอออนของโลหะที่เป็นพิษ จนกระทั่งEduardo Coutino-Gonzalezและเพื่อนร่วมงานที่Centro de Investigaciónes en Óptica ในเมืองกวานาวาโตได้เริ่มใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการแลกเปลี่ยนไอออนของพวกมันเพื่อจุดประสงค์นี้
การสังเคราะห์คลัสเตอร์เรืองแสง
นักวิจัยได้สร้างซีโอไลต์ที่แลกเปลี่ยนโลหะโดยใช้สารละลายตะกั่วอะซิเตทที่มีความเข้มข้นต่างกัน (0.001, 0.005, 0.01, 0.05 และ 0.1 โมลาร์) ของตะกั่ว (Pb) จากนั้นจึงกระตุ้นโครงสร้างด้วยความร้อนโดยให้ความร้อนถึง 450 °C กระบวนการนี้ทำให้เกิดกลุ่มตะกั่วเรืองแสงภายในซีโอไลต์ผ่านการลดและการโยกย้ายของไอออนตะกั่ว
ในชุดการวัดการเรืองแสงด้วยแสง (รายละเอียดในJournal of Physics: Photonics ) Coutino-Gonzalez และเพื่อนร่วมงานพบว่าความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจากวัสดุขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของตะกั่วในตัวอย่างที่กำลังวิเคราะห์ อย่างน่าทึ่ง พวกเขาสังเกตเห็นความเข้มของการปล่อยก๊าซสูงสุดที่ความเข้มข้นของตะกั่วต่ำ พวกเขากล่าวว่าสิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าซีโอไลต์ที่แลกเปลี่ยนตะกั่วสร้างเซ็นเซอร์ฟลูออโรเมตริกที่มีประสิทธิภาพและมีความไวสูงสำหรับ ไอออนPb 2+
เมมเบรนและหลักการซึมผ่านของน้ำและโปรตอน เครดิต: Zishu Caoแผ่นนาโนแบบใหม่ช่วยให้สามารถกรองโมเลกุลได้อย่างมีประสิทธิภาพง่ายกว่า ถูกกว่า เร็วกว่าCoutino-Gonzalez กล่าว ว่า”วิธีการของเราเป็นวิธีที่ง่ายกว่า ถูกกว่า และเร็วกว่าในการตรวจจับไอออนตะกั่วในน้ำที่ความเข้มข้นต่ำมาก เมื่อเทียบกับเทคนิคการวิเคราะห์ทั่วไปที่ใช้สำหรับการตรวจจับไอออนตะกั่วในเชิงปริมาณ Coutino-Gonzalez กล่าวกับPhysics World เขาเสริมว่าวิธีการของทีมต้องการเพียงแค่ขั้นตอนเดียวซึ่งแตกต่างจากเคมีบำบัดเรืองแสงอื่นๆ ที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ “ในข้อเสนอของเรา ซีโอไลต์ถูกใช้เป็นตัวดูดซับเพื่อกักเก็บตะกั่วไอออน และในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นโครงเพื่อเปลี่ยนไอออนของตะกั่วให้เป็นกลุ่มตะกั่วที่เรืองแสงได้สูง” เขาอธิบาย
ขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะสำรวจขอบเขต
ของวิธีการของพวกเขาโดยการทดสอบความเข้มข้นของตะกั่วที่ต่ำกว่าและเปรียบเทียบผลลัพธ์กับผลลัพธ์ที่ได้จากเทคนิคที่กำหนดไว้ Coutino-Gonzalez กล่าวว่า “เราจะพยายามตรวจหาไอออนของโลหะหนักประเภทต่างๆ ในน้ำ เช่นเดียวกับการตรวจสอบโครงสร้างซีโอไลต์อื่นๆ เช่น ซีโอไลต์ตามธรรมชาติ “สิ่งเหล่านี้จะช่วยลดต้นทุนของเซ็นเซอร์ตามโครงสร้างเหล่านี้ได้”
การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้นักวิจัยสามารถใช้การเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงแทนสายโคแอกเซียลไฟฟ้า ซึ่งเป็นแหล่งความร้อนในระบบเดิมได้ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้เกิดประโยชน์นี้ นักวิจัยจำเป็นต้องแสดงให้เห็นว่าโมดูเลเตอร์สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิต่ำมากซึ่งอุปกรณ์ตัวนำยิ่งยวดต้องการ หลังจากทดสอบประสิทธิภาพของโมดูเลเตอร์ลงไปที่ 800 mK พวกเขาพบว่าอุปกรณ์นี้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างสัญญาณไมโครเวฟของอุปกรณ์ตัวนำยิ่งยวดและรูปแบบการตรวจจับด้วยแสง
จากนั้นนักวิจัยได้เปรียบเทียบการออกแบบออปติคัลใหม่ของพวกเขาซึ่งพวกเขาอธิบายไว้ใน Nature Electronicsกับรุ่นไฟฟ้าที่มีอยู่ในการทดสอบที่สำคัญสองแบบ ในการทดสอบครั้งแรก พวกเขาใช้ไมโครเวฟสเปกโทรสโกปีที่สอดคล้องกัน โดยที่เลเซอร์ทำหน้าที่เป็นปั๊มเชิงกลเพื่อสร้างสัญญาณไมโครเวฟในอุปกรณ์ตัวนำยิ่งยวด เพื่อยืนยันว่าโมดูเลเตอร์สามารถแปลงสัญญาณเป็นการอ่านค่าด้วยแสงได้ ในการทดสอบครั้งที่สอง พวกเขาใช้โมดูเลเตอร์แบบออปติคัลเพื่อเชื่อมโยงอุปกรณ์ตัวนำยิ่งยวดซึ่งทำงานที่ 15 mK กับตัวตรวจจับอุณหภูมิห้อง ทำให้สามารถวัดสัญญาณไมโครเวฟที่ผลิตโดยอุปกรณ์ตัวนำยิ่งยวดได้โดยตรง
ตัวนำยิ่งยวดอลูมิเนียมเม็ดสามารถเพิ่มประสิทธิภาพ qubit ได้ผู้เขียนได้เปรียบเทียบเอาท์พุตของอุปกรณ์ออปติคัลกับเอาท์พุทของทรานซิสเตอร์แบบดั้งเดิมเพื่อแสดงให้เห็นว่าในขณะที่ยังคงมีการปรับปรุงในการลดสัญญาณรบกวนจากแสง ระบบใหม่ยังคงทำหน้าที่ของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์โดยลดการสูญเสียความร้อนลงอย่างมาก . ผลลัพธ์นี้เน้นย้ำถึงคำมั่นสัญญาของแนวทางออปติคัลเพื่อให้ได้อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพซึ่งสามารถให้ความสามารถในการปรับขนาดในเทคโนโลยีควอนตัมตัวนำยิ่งยวด
ช่องทางใหม่สำหรับการปรับขนาดได้
Amir Youseffiนักวิจัยระดับปริญญาเอกที่ EPFL และผู้ร่วมเขียนบทความ อธิบายว่างานนี้เป็น “การทดลองพิสูจน์หลักการโดยใช้โปรโตคอลการอ่านข้อมูลด้วยแสงแบบใหม่เพื่อวัดอุปกรณ์ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องเย็น” เขาเสริมว่าการออกแบบ “เปิดช่องทางใหม่ในการปรับขนาดระบบควอนตัมในอนาคต” และกล่าวว่าขั้นตอนต่อไปคือการปรับปรุงการออกแบบโมดูเลเตอร์ออปติคัลโดยมีเป้าหมายเพื่อลดเสียงรบกวนที่นักวิจัยเห็นในระบบที่ทดสอบ นี่จะเป็นการเปิดทางสำหรับการปรับขนาดจำนวน qubits ที่ทำได้ในอุปกรณ์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวด สล็อตออนไลน์
