با تلاش پژوهشگران؛

ماده‌ای جدید با ضخامتی کمتر از نانومتر و محکم‌تر از فولاد ساخته شد

پژوهشگران خبر از کشفی جدید پیرامون ماده‌ای به نام «بروفاین» داده‌اند که از صفحه‌ای شامل بورون و هیدروژن تشکیل شده و ضخامتش به اندازه‌ی دو اتم است.

کد خبر: ۹۴۰۴۵۶

چهارشنبه - ۱۹ خرداد ۱۴۰۰ / June 09, 2021

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، پژوهشگران نانوصفحاتی پایدار شامل اتم‌های بورون و هیدروژن ساخته‌اند که کاربرد‌های فراوانی در فناوری نانو و تئوری اطلاعات کوانتومی دارد. مواد دو بعدی که در واقع دارای طول و عرض قابل توجه هستند، اما ضخامت‌شان تنها به اندازه‌ی چند اتم است کاربرد‌های فراوانی در ساخت وسائل الکترونیکی مانند سلول‌های خورشیدی، باتری‌ها و ابزار پزشکی دارند.

با همکاری دانشگاه نورث‌وسترن و دانشگاه فلوریدا و سازمان انرژی آمریکا پژوهشگران خبر از کشفی جدید پیرامون موادی دو بعدی به نام بروفاین داده‌اند.

یکی از هیجان‌انگیزترین کشفیات دهه‌های اخیر ماده‌ای دو بعدی به نام گرافن است. گرافن ماده‌ای کربنی است که ضخامتی به اندازه‌ی یک اتم دارد و ۲۰۰ بار از فولاد قوی‌تر است. یک ماده‌ی جدیدتر و امیدوارکننده‌ی دیگر بروفین (borophene) نام دارد که ماده‌ای به ضخامت یک اتم بروم است که برای اولین‌بار در سال ۲۰۱۵ سنتز شده است.

زمانیکه گرافن در واقع یک لایه از ماده‌ای بزرگتر به‌نام گرافیت است، برای بروفین چنین مقایسه‌ای نمی‌توان انجام داد، زیرا ماده‌ی 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 می‌دهد.

به گفته‌ی مارک هرسمن: «بروفین به تنهایی مشکلات بسیار زیادی دارد. اما وقتی که بروفین را با هیدروژن ترکیب می‌کنیم محصول؛ ناگهان بسیار پایدارتر می‌شود و برای استفاده در قسمت‌های نانوالکترونیک و قسمت‌های مربوط به اطلاعات کوانتومی مناسب می‌شود.»

این تیم پژوهشی ابتدا بروفین (borophene) را بر روی زیرلایه‌ی نقره‌ای رشد داد و سپس آن را در معرض هیدروژن قرار داد تا محصول نهایی که بروفاین (borophane) نام دارد تشکیل شود. ساختار پیچیده‌ی 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 اندازه‌ی دو اتم ضخامت دارد، اما به‌علت ساختار‌های متفاوتی که می‌تواند با حضور هیدروژن به وجود بیاید در نهایت ساختار‌های بروفاین می‌تواند پیچیده باشد. «ما با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و همچنین هوش مصنوعی توانستیم بسیاری از مشکلات عدیده‌ای که برای شناسائی ساختار‌های بروفاین تا پیش از این موجود بود را حل کنیم.

کشف امیدوارکننده این بود که بر اساس یافته‌های ما بروفاین که روی نقره رشد داده شده است برخلاف بروفین یک ماده‌ی پایدار به حساب می‌آید. این کشف از این جهت اهمیت دارد که حالا می‌توان با استفاده از بروفاین و ترکییب کردن آن با مواد دلخواه از آن در قسمت‌های مختلف بهره برد.»

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

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