تشخیص و اندازه گیری عیوب نانومواد

به گزارش ایران اکونومیست به نقل  از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری, کنترل کیفیت، تشخیص و اندازه‌گیری میزان عیوب یکی از مراحل مهم در فرایند تولید هر محصولی است. بدین منظور از آزمون‌هایی موسوم به آزمون‌های غیر مخرب استفاده می‌شود که پس از تولید،کیفیت محصول رامورد ارزیابی قرارمی‌دهند.ازآنجایی‌ که عیوب موجود در نانو مواد در مقیاس نانو هستند، این مواد باید با استفاده از روش‌های خاص مورد بررسی قرار گیرند.
به گفته‌ دکتر زهره کارگر، در این طرح از یک روش مبتنی بر طول عمر نابودی پوزیترون استفاده شده است که می‌توان به کمک آن نوع و چگالی موجود در نانومواد را تعیین و اندازه‌گیری نمود. این روش را می‌توان برای مواد مختلف از جمله فلزات، نیمه‌رساناها، مواد سرامیکی و پلیمری، هم به‌صورت قطعه و هم در مقیاس نانو مثل نانوپودرها مورد استفاده قرار داد.
ازآنجایی‌که طول پخش گرمایی پوزیترون در حد چند نانومتر است، می‌توان عیوب نانویی مثلاً حفرات نانومقیاس را تشخیص داد و اندازه‌گیری نمود. پوزیترون، مانند الکترون یک ذره‌ زیر اتمی است، اما بر خلاف الکترون دارای بار الکتریکی مثبت است. ازاین‌رو به این ذره، پادذره نیز گفته می‌شود. در طرح حاضر با توجه به این اصل که طول عمر نابودی پوزیترون با الکترون به چگالی الکترونی عیوب بستگی دارد، از این ذره ریز اتمی به‌عنوان یک ذره‌ جست‌وجوگر عیوب استفاده شده است. این روش در زمره‌ روش‌های طیف‌سنجی قرار می‌گیرد.
کارگر در رابطه با مراحل انجام این طرح گفت: در این طرح، ما میزان حفرات را در نانوپودرهای مغناطیسی فریت نیکل و فریت نیکل جانشانی شده با مس، اندازه‌گیری کرده‌ایم. بدین منظور، ابتدا این نانوپودرها به کمک روش سل - ژل سنتز شده و سپس با بهره‌گیری از روش طیف‌سنجی نابودی پوزیترون، نوع و چگالی حفرات در این دو نوع پودر تعیین و اندازه‌گیری شد. همچنین تأثیر چگالی حفرات بر خواص مغناطیسی نانوپودرهای مذکور مورد ارزیابی قرار گرفت. میزان اعتبار روش طیف‌سنجی طول عمر نابودی پوزیترون با استفاده از سایر روش‌های معتبر تعیین چگالی عیوب مقایسه شده است.
در این کار پژوهشی آزمایشگاهی طیف‌سنج طول عمر نابودی پوزیترون با تفکیک زمانی 250 پیکوثانیه راه‌اندازی شده و تطابق خوبی با سایر روش‌ها دارد. نتایج ارزیابی‌های مربوط به تأثیر چگالی حفرات بر خواص مغناطیسی نانوپودرها نشان داده است که حضور عیوب در این پودرها موجب تغییر خواص مغناطیسی این نانومواد می‌شود.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر زهره کارگر- عضو هیأت علمی دانشگاه شیراز- و دکتر سید مرتضی عسگریان- فارغ التحصیل دکتری فیزیک هسته ای از دانشگاه شیراز- و دکتر مرتضی مظفری- عضو هیأت علمی دانشگاه اصفهان- است. نتایج این کار در مجله‌ Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms با ضریب تأثیر 1.109 (جلد 375، سال 2016، صفحات 71-78) منتشر شده است.