با تلاش پژوهشگران؛

روشی ساده برای تولید نانولایه‌های hBN ارائه شد

پژوهشگران نشان دادند که با استفاده از سورفاکتانت و اعمال امواج فراصوت می‌توان ورق‌های نانویی نیترید بور هگزاگونالی (hBN) تولید کرد.

کد خبر: ۹۱۰۶۶۹

يکشنبه - ۱۹ بهمن ۱۳۹۹ / February 07, 2021

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، شیمیدانان دانشگاه رایس روشی ارائه کردند که در آن تنها با افزودن سورفاکتانت به آب، می‌توان حداکثر مقدار نانوورق hBN با کیفیت بالا را از ماده اولیه توده‌ای آن بدست آورد. این سورفاکتانت با محاط کردن ذرات میکروسکوپی موجب حفظ خواص آن‌ها و پایداری محصول نهایی می‌شود.

نتایج آزمایش‌های انجام شده توسط آنجل مارتی در دانشگاه رایس، منجر به ارائه سورفاکتانت مناسب برای ایجاد پراکندگی پایدار hBN شده است. با این روش می‌توان ورق‌های نانویی تولید کرد که می‌تواند به فیلم‌های ضدباکتری بسیار نازکی تبدیل شود.

مارتی می‌گوید: «ترکیبات نیترید بور مواد جالبی هستند، به ویژه این که در برابر گرما بسیار مقاوم و همچنین آن‌ها به اندازه گرافن و نانولوله‌های کربنی سبک هستند، شما می‌توانید hBN را در شعله قرار دهید بدون اینکه اتفاقی برای آن پیش آید.»

وی افزود: «hBN به‌صورت توده‌ای ارزان بوده و بدست آوردن آن آسان است، اما پردازش آن به بلوک‌های میکروسکوپی چالش برانگیز است.»

مارتی می‌گوید: «برای تولید ذرات میکروسکوپی، قدم اول این است که بتوانید آن‌ها را لایه‌برداری و پراکنده کنید، اما تحقیقات بسیار کمی در مورد چگونگی انجام این کار صورت گرفته است. هنگامی‌که تصمیم به این کار گرفتیم، متوجه شدیم که فرآیند‌های بسیار موثر برای گرافن و نانولوله‌ها، برای نیترید بور به خوبی کار نمی‌کنند.»

اعمال امواج فراصوت روی hBN توده‌ای در محیط آبی، با موفقیت این مواد را لایه‌برداری کرده و آن را محلول می‌کند. مارتی گفت: «این نتیجه ما را متعجب کرد، زیرا نانولوله‌ها یا گرافن فقط در بالا شناور می‌شوند. اما hBN‌ها در همه جا پراکنده شدند، هر چند از ثبات خاصی برخوردار نبودند. معلوم شد که مرز‌های بلور‌های نیترید بور از گروه‌های آمین و نیتریک اکسید و اسید بوریک ساخته شده‌اند و همه این گروه‌ها قطبی هستند (با بار مثبت یا منفی). بنابراین، وقتی آن‌ها را لایه‌برداری می‌کنید، لبه‌ها پر از این گروه‌های عاملی شده که واقعاً آبدوست هستند. این موضوع هرگز در مورد گرافن اتفاق نمی‌افتد.»

آزمایش‌های انجام شده با ۹ سورفاکتانت به آن‌ها کمک کرد تا نوع و مقدار مناسب را برای جلوگیری از جمع شدن ۲ D hBN هنگام فراصوت، پیدا کنند. محققان با استفاده از ۱ درصد وزن هر سورفاکتانت در آب و ۲۰ میلی‌گرم hBN توده‌ای مخلوطی تهیه کرده و آن را هم‌زده و فراصوت کردند. نتایج نشان داد که بیشترین عملکرد مربوط به سورفاکتانت معروف به PF ۸۸ است.