அல்ட்ரா-சென்சிட்டிவ் ஆப்டிகல் சென்சார் ஹைட்ரஜனின் அபாயங்களைக் குறைக்கும் — அறிவியல் நாளிதழ்

ஹைட்ரஜன் கனரக போக்குவரத்துத் துறையின் டிகார்பனைசேஷனின் ஒரு முக்கிய பகுதியாகக் காணப்படுகிறது மற்றும் உலகம் முழுவதும் ஹைட்ரஜனால் இயங்கும் ரயில்கள், டிரக்குகள் மற்றும் விமானங்கள் உருவாக்கப்பட்டு பயன்படுத்தப்படுகின்றன. கனரகத் தொழிலில் கூட, ஹைட்ரஜன் மிகவும் முக்கியமானதாகக் கருதப்படுகிறது, உதாரணமாக புதைபடிவமற்ற எஃகு உற்பத்திக்கு.

ஹைட்ரஜனை சேமித்து வைக்கும் அல்லது பயன்படுத்துவதால் ஏற்படும் ஆபத்துகள் நன்கு அறியப்பட்டவை. சிறிதளவு தீப்பொறியில் பற்றவைக்கக்கூடிய ஒரு வெடிக்கும் கலவை (நால்காஸ்) உருவாவதற்கு காற்றில் நான்கு சதவிகித ஹைட்ரஜன் மட்டுமே தேவைப்படுகிறது. எனவே, முக்கியமான நிலைகளில் கசிவுகள் மற்றும் அலாரத்தைக் கண்காணிக்க அல்ட்ரா-சென்சிட்டிவ் சென்சார்கள் இடத்தில் இருப்பது முக்கியம்.

ஹைட்ரஜன் பயன்பாட்டில் மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த பாதுகாப்பு

டச்சு சகாக்களுடன் சேர்ந்து, ஸ்வீடனில் உள்ள சால்மர்ஸ் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியல் துறையின் ஆராய்ச்சியாளர்கள், இப்போது குறைந்த அளவிலான ஹைட்ரஜனைக் கண்டறியும் ஆப்டிகல் ஹைட்ரஜன் சென்சார் ஒன்றை உருவாக்கியுள்ளனர். இது உலகின் மிக உணர்திறன் சென்சார்களுடன் இணைகிறது. புதிய ஆராய்ச்சி முடிவுகள் நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸ் கட்டுரையில் வழங்கப்பட்டுள்ளன.

“ஹைட்ரஜனின் அனைத்து பயன்பாடுகளிலும் சேமிப்பிலும் பாதுகாப்பு மிக முக்கியமானது. கசிவுகள் முன்கூட்டியே கண்டறியப்பட்டால், அவற்றை சரிசெய்ய முடியும், எனவே நீங்கள் ஆலை அல்லது வாகனத்தை சேவையில் இருந்து எடுக்க வேண்டியதில்லை,” என்கிறார் சால்மர்ஸ் பேராசிரியர் கிறிஸ்டோஃப் லாங்ஹம்மர். , அறிவியல் கட்டுரையின் முக்கிய ஆசிரியர்களில் ஒருவர்.

AI தொழில்நுட்பம் வழிவகுத்தது

ஆப்டிகல் ஹைட்ரஜன் சென்சார் பல உலோக நானோ துகள்களைக் கொண்டுள்ளது, அவை அவற்றின் சுற்றுப்புறங்களில் ஹைட்ரஜனைக் கண்டறிய ஒன்றாக வேலை செய்கின்றன. புதிய சென்சார் எவ்வாறு வடிவமைக்கப்பட்டது என்பதற்கான அணுகுமுறை முன்பு செய்யப்பட்டதில் இருந்து வேறுபட்டது. அதிக எண்ணிக்கையிலான மாதிரிகளைத் தயாரித்து, அவற்றில் எது சிறப்பாகச் செயல்படுகிறது என்பதைப் பார்க்க தனித்தனியாகச் சோதிப்பதற்குப் பதிலாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் மேம்பட்ட AI தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி துகள்களுக்கு இடையே உள்ள தூரம், விட்டம் மற்றும் தடிமன் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் உகந்த தொடர்புகளை உருவாக்கியுள்ளனர். இதன் விளைவாக ஹைட்ரஜன் செறிவூட்டலில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கண்டறியும் சென்சார் ஆகும், அது ஒரு சதவீதத்தில் சில இலட்சத்தில் ஒரு பங்கு அளவு சிறியது.

புதிய சென்சாரின் குறைந்த கண்டறிதல் வரம்பிற்குப் பின்னால் உள்ள ரகசியம், ஒரு மேற்பரப்பில் வழக்கமான வடிவத்தில் துகள்களின் அமைப்பு மற்றும் அவற்றின் நேர்த்தியான பரிமாணங்களின் கலவையாகும். அதே வகையின் முந்தைய சென்சார்களில் பயன்படுத்தப்பட்ட சீரற்ற துகள் ஏற்பாட்டைக் காட்டிலும் இது சென்சாரின் உணர்திறனுக்கு மிகவும் சாதகமானதாக மாறியது.

கிறிஸ்டோஃப் லாங்ஹம்மரின் ஆராய்ச்சிக் குழு இதற்கு முன் உலகின் அதிவேக ஹைட்ரஜன் சென்சாரை வழங்க முடிந்தது. அவரைப் பொறுத்தவரை, பல்வேறு வகையான சென்சார்கள் தேவை என்பதும், அவை குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்கு உகந்ததாக இருக்க வேண்டும் என்பதும் தெளிவாகிறது.

“ஹைட்ரஜனைச் சுற்றியுள்ள தொழில்நுட்பம் ஒரு பெரிய பாய்ச்சலை எடுத்துள்ளது, எனவே இன்றைய சென்சார்கள் மிகவும் துல்லியமாகவும் வெவ்வேறு நோக்கங்களுக்காகவும் வடிவமைக்கப்பட வேண்டும். சில நேரங்களில் மிக விரைவான சென்சார் தேவைப்படுகிறது, சில நேரங்களில் கடுமையான இரசாயன சூழலில் அல்லது குறைந்த வெப்பநிலையில் வேலை செய்யும் ஒரு சென்சார் தேவைப்படுகிறது. ஒற்றை சென்சார் வடிவமைப்பு அனைத்து தேவைகளையும் பூர்த்தி செய்ய முடியாது,” என்கிறார் கிறிஸ்டோஃப் லாங்ஹம்மர், புதிய திறன் மையத்தின் நிறுவனர்களில் ஒருவரும் ஆவார்: TechForH2.

ஹைட்ரஜனில் புதிய ஒத்துழைப்பில் தொழில் மற்றும் கல்வித்துறை

புதிய சால்மர்ஸ் தலைமையிலான மையம், கனரக போக்குவரத்து அமைப்புகளின் டிகார்பனைசேஷனை மையமாகக் கொண்டு புதிய ஹைட்ரஜன் தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்க கல்வித்துறை மற்றும் தொழில்துறை இரண்டையும் ஒன்றிணைக்கிறது. TechForH2 இயக்கவியல் மற்றும் கடல்சார் அறிவியல் துறையில் சால்மர்ஸ் பேராசிரியர் தாமஸ் க்ரோன்ஸ்டெட் தலைமையில் உள்ளது.

“ஆராய்ச்சி சமூகமும் தொழில்துறையும் ஒன்றிணைந்தால், அது நம்மை அடுத்த கட்டத்திற்கு அழைத்துச் செல்லும், அதாவது நாம் உற்பத்தி செய்வதைப் பயன்படுத்தி, தொழில்துறையில் இருக்கும் தேவைகளையும் சவால்களையும் சந்திக்க முடியும். இது சென்சார் மேம்பாட்டிற்கும், அத்துடன் தொடர்புடைய ஆராய்ச்சிக்கும் பொருந்தும். ஹைட்ரஜன் வாயுவைப் பயன்படுத்தி கனரக வாகனங்கள் அல்லது விமானங்களின் உந்துவிசை” என்று டோமாஸ் க்ரோன்ஸ்டெட் கூறுகிறார், 500 கிலோமீட்டர் தூரம் கொண்ட ஒரு மின்சார விமானம் ஹைட்ரஜனால் இயக்கப்பட்டால் அதன் வரம்பை 3000 கிலோமீட்டராக அதிகரிக்க முடியும் என்று குறிப்பிடுகிறார்.

ஆப்டிகல் ஹைட்ரஜன் சென்சார் எவ்வாறு செயல்படுகிறது

ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்கிய சென்சார், உலோக நானோ துகள்கள் ஒளியைப் பிடித்து, துகள்களுக்கு ஒரு தனித்துவமான நிறத்தைக் கொடுக்கும் போது ஏற்படும் ஒளியியல் நிகழ்வான பிளாஸ்மோன்களை அடிப்படையாகக் கொண்டது. நானோ துகள்கள் பல்லேடியம் அல்லது பல்லேடியம் கலவையால் செய்யப்பட்டிருந்தால், சுற்றுப்புறங்களில் உள்ள ஹைட்ரஜனின் அளவு மாறுபடும் போது அவற்றின் நிறம் மாறுகிறது, மேலும் அளவுகள் முக்கியமானதாக இருந்தால் சென்சார் எச்சரிக்கையைத் தூண்டும்.

சென்சாரில் உள்ள துகள்களின் மேற்பரப்பு மற்றும் வடிவவியலின் ஏற்பாட்டின் இறுதி கலவையைக் கண்டறிய, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஹைட்ரஜனின் வெளிப்பாட்டின் அதிகபட்ச உணர்திறனை அடைய துகள் திரள் தேர்வுமுறை எனப்படும் செயற்கை நுண்ணறிவு வழிமுறையைப் பயன்படுத்தினர். துகள்களை மிகவும் துல்லியமாக வரையறுக்கப்பட்ட வழக்கமான வடிவத்தில் வைப்பது விடையாக மாறியது.

AI-வடிவமைப்பின் அடிப்படையில், உகந்த ஆப்டிகல் ஹைட்ரஜன் சென்சார் புனையப்பட்டது மற்றும் “பில்லியன் பகுதிகளுக்கு” (250 ppb) வரம்பில் ஹைட்ரஜனை ஒளியியல் ரீதியாகக் கண்டறிவதில் இதுவே முதல் முறையாகும் என்று சரிபார்க்கப்பட்டது.

உலோக நானோ துகள்கள் ஒளியைப் படம்பிடித்து, துகள்களுக்கு ஒரு தனி நிறத்தை அளிக்கும் போது ஏற்படும் ஒளியியல் நிகழ்வான பிளாஸ்மோன்களை அடிப்படையாகக் கொண்டது புதிய சென்சார், சுற்றுப்புறங்களில் உள்ள ஹைட்ரஜனின் அளவு மாறுபடும் போது இந்த நிறம் மாறுகிறது மற்றும் சென்சார் முக்கியமான நிலைகளில் எச்சரிக்கையை ஏற்படுத்தலாம்.

ஆராய்ச்சி பற்றி மேலும்

ஒரு பில்லியன் ஆப்டிகல் ஹைட்ரஜன் கண்டறிதலின் பாகங்கள் கொண்ட தலைகீழ் வடிவமைக்கப்பட்ட பிளாஸ்மோனிக் மெட்டாசர்ஃபேஸ் என்ற அறிவியல் கட்டுரை நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸில் வெளியிடப்பட்டது மற்றும் ஃபெர்ரி அங்கோரோ ஆர்டி நுக்ரோஹோ, பிங் பாய், இவான் டர்மாடி, கேப்ரியல் டபிள்யூ. காஸ்டெல்லானோஸ், ஜோச்சிம் ஃபிரிட்சே, கிறிஸ்டோஃப் லாங்ஹம்மர், ஜெய்ம் கோம்ஸ் மற்றும் ஜெய்ம் கோம்ஸ் ஆகியோரால் எழுதப்பட்டது. ஆண்ட்ரியா பால்டி. ஆராய்ச்சியாளர்கள் Chalmers University of Technology, Eindhoven University of Technology மற்றும் Vrije Universiteit Amsterdam ஆகியவற்றில் செயலில் உள்ளனர். Vrije மற்றும் Eindhoven இன் ஆராய்ச்சியாளர்கள் சென்சார் மேற்பரப்பின் AI- உதவி வடிவமைப்பு மற்றும் அதன் ஆப்டிகல் பண்புகளின் குணாதிசயத்திற்குப் பின்னால் உள்ளனர், அதே நேரத்தில் சால்மர்ஸில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் சென்சார் மேற்பரப்பைத் தயாரித்து ஹைட்ரஜன் உணர்திறன் அளவீடுகளைச் செய்துள்ளனர்.

புதிய சென்சாரின் நடைமுறை பொருந்தக்கூடிய தன்மை இப்போது புதிதாக தொடங்கப்பட்ட திறன் மையமான TechForH2 க்குள் மேலும் ஆராயப்படும், இது சால்மர்ஸால் ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது.

இந்த ஆராய்ச்சிக்கு ஸ்வீடிஷ் அறக்கட்டளை மூலோபாய ஆராய்ச்சி மற்றும் ஸ்வீடிஷ் எரிசக்தி ஏஜென்சி ஆகியவை ஓரளவு நிதியளித்தன. சால்மர்ஸில் உள்ள கிளீன்ரூம் மற்றும் சால்மர்ஸ் மெட்டீரியல் அனாலிசிஸ் லேபரட்டரியில் (சிஎம்ஏஎல்) சால்மர்ஸ் எக்ஸலன்ஸ் முன்முயற்சியான நானோவின் குடையின் கீழ் வேலையின் சில பகுதிகள் நடந்தன.

புதிய TechForH2 திறன் மையம் பற்றி மேலும்

TechForH2 என்பது ஹைட்ரஜன் தொழில்நுட்பத்திற்கான ஒரு திறன் மையமாகும், இது சால்மர்ஸ் மூலம் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு வழிநடத்தப்படுகிறது, ஸ்வீடனின் RISE ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் ஒரு கல்வி பங்குதாரராக உள்ளது. TechForH2 இல் பல தொழில்துறை பங்குதாரர்கள் ஈடுபட்டுள்ளனர்: Volvo, Scania, PowerCell, Johnson Matthey, Oxeon, GKN Aerospace, Insplorion, Siemens Energy மற்றும் Stena.

TechForH2, மற்றவற்றுடன், வாகனம்-ஒருங்கிணைந்த ஆற்றல் சேமிப்பு, உற்பத்தித் துறையின் தேவைகள், சென்சார்கள், எரிபொருள் செல்கள் மற்றும் தொழில்நுட்பம் / கருவிகள் மற்றும் எதிர்கால ஹைட்ரஜன் சமுதாயத்தில் கண்டுபிடிப்புகள் ஆகியவற்றில் கவனம் செலுத்தும்.

திறன் மையம் ஸ்வீடிஷ் எரிசக்தி ஏஜென்சியில் இருந்து SEK 54 மில்லியன் நிதியைப் பெற்றுள்ளது மற்றும் முதல் ஐந்து ஆண்டுகளுக்கு SEK 161 மில்லியன் ஏலத்தில் உள்ளது, மேலும் ஐந்தாண்டு நீட்டிப்புக்கான வாய்ப்பு உள்ளது.

ஒன்பது புதிய முனைவர் பட்ட மாணவர்கள் மற்றும் எட்டு முதுகலை ஆய்வாளர்களின் ஆதரவுடன், அறிவைக் கட்டியெழுப்புவதற்கும், இத்துறையில் கல்வி கற்பதற்கும் பங்களிக்க முடியும், மேலும் புதிய ஹைட்ரஜன் தொழில்நுட்பத்தை அறிமுகப்படுத்துவதற்கான வேகத்தை அதிகரிக்க முடியும். புதைபடிவமற்ற சமூகம்.