ماده ای جدید با ضخامتی کمتر از نانومتر و محکم تر از فولاد ساخته شد - مجله بابلسر

به گزارش گروه فناوری خبرنگاران، پژوهشگران نانوصفحاتی پایدار شامل اتم های بورون و هیدروژن ساخته اند که کاربرد های فراوانی در فناوری نانو و تئوری اطلاعات کوانتومی دارد. مواد دو بعدی که در واقع دارای طول و عرض قابل توجه هستند، اما ضخامت شان تنها به اندازه چند اتم است کاربرد های فراوانی در ساخت وسائل الکترونیکی مانند سلول های خورشیدی، باتری ها و ابزار پزشکی دارند.

با همکاری دانشگاه نورث وسترن و دانشگاه فلوریدا و سازمان انرژی آمریکا پژوهشگران خبر از کشفی جدید پیرامون موادی دو بعدی به نام بروفاین داده اند.

یکی از هیجان انگیزترین کشفیات دهه های اخیر ماده ای دو بعدی به نام گرافن است. گرافن ماده ای کربنی است که ضخامتی به اندازه یک اتم دارد و 200 بار از فولاد قوی تر است. یک ماده جدیدتر و امیدوارکننده دیگر بروفین (borophene) نام دارد که ماده ای به ضخامت یک اتم بروم است که برای اولین بار در سال 2015 سنتز شده است.

زمانیکه گرافن در واقع یک لایه از ماده ای بزرگتر به نام گرافیت است، برای بروفین چنین مقایسه ای نمی توان انجام داد، زیرا ماده مادری وجود ندارد که بروفین از آن مشتق شده باشد و بنابراین ساخت این ماده بسیار سخت و پیچیده است. علاوه بر این واکنش سریع بروفین با هوا به این معنا است که این ماده بسیار ناپایدار است و به سرعت تغییر شکل می دهد.

به گفته مارک هرسمن: بروفین به تنهایی مسائل بسیار زیادی دارد. اما وقتی که بروفین را با هیدروژن ترکیب می کنیم محصول؛ ناگهان بسیار پایدارتر می شود و برای استفاده در قسمت های نانوالکترونیک و قسمت های مربوط به اطلاعات کوانتومی مناسب می شود.

این تیم پژوهشی ابتدا بروفین (borophene) را بر روی زیرلایه نقره ای رشد داد و سپس آن را در معرض هیدروژن قرار داد تا محصول نهایی که بروفاین (borophane) نام دارد تشکیل شود. ساختار پیچیده بروفاین با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی که به یک شبیه ساز کامپیوتری متصل بود مورد بررسی قرار گرفت. همچنین از هوش مصنوعی برای آموزش کامپیوتر برای درک بهتر تصاویر استفاده شده است.

با اینکه بروفاین تنها به اندازه دو اتم ضخامت دارد، اما به علت ساختار های متفاوتی که می تواند با حضور هیدروژن به وجود بیاید در نهایت ساختار های بروفاین می تواند پیچیده باشد. ما با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و همچنین هوش مصنوعی توانستیم بسیاری از مسائل عدیده ای که برای شناسائی ساختار های بروفاین تا پیش از این موجود بود را حل کنیم.

کشف امیدوارکننده این بود که بر اساس یافته های ما بروفاین که روی نقره رشد داده شده است برخلاف بروفین یک ماده پایدار به حساب می آید. این کشف از این جهت اهمیت دارد که حالا می توان با استفاده از بروفاین و ترکییب کردن آن با مواد دلخواه از آن در قسمت های مختلف بهره برد.

این یافته گامی اساسی در جهت شناسائیِ پتانسیل بالای بروفاین به عنوان یک ماده دو-بعدی برای استفاده در زمینه نانوالکترونیک است.

نتایج این پژوهش در نشریه ساینس به چاپ رسیده است. برای مشاهده جزئیات آن، لینک مقاله را کلیک کنید.