کشف نوع جدیدی از مواد کربنی لایه نازک
کشف نوع جدیدی از مواد کربنی لایه نازک
محققان دانشگاه ماربورگ آلمان و دانشگاه آلتو فنلاند شبکه جدید کربنی را کشف کرده‌اند که از نظر اتمی مانند گرافن نازک است اما به صورت مربعی، شش ضلعی و هشت ضلعی تشکیل شده و خصوصیات الکترونیکی آن بسیار متفاوت از گرافن است.
کربن با اشکال مختلفی وجود دارد. علاوه بر الماس و گرافیت، اخیراً اشکالی با خصوصیات حیرت‌انگیز کشف شده است. به‌عنوان مثال گرافن، با ضخامت تنها یک لایه اتمی، باریک‌ترین ماده شناخته شده است که به دلیل داشتن ویژگی‌های خارق‌العاده آن، به‌عنوان کاندیدایی فوق‌العاده هیجان‌انگیز برای کاربردهایی مانند الکترونیک و مهندسی فناوری پیشرفته تبدیل شده است.
در گرافن، هر اتم کربن به سه اتم کربن دیگر متصل می‌شود و شش ضلعی را در یک شبکه لانه زنبوری تشکیل می‌دهد. مطالعات نظری نشان داده است که اتم‌های کربن می‌توانند در سایر الگوهای شبکه مسطح ترتیب یابند، در حالی که هنوز به سه اتم همسایه متصل هستند، اما هیچ یک از این شبکه‌های پیش‌بینی شده تاکنون محقق نشده بودند.
محققان دانشگاه ماربورگ آلمان و دانشگاه آلتو فنلاند اکنون شبکه جدید کربنی را کشف کرده‌اند که از نظر اتمی مانند گرافن نازک است اما به صورت مربعی، شش ضلعی و هشت ضلعی تشکیل شده و به صورت یک شبکه مرتب است. آنها ساختار منحصر به فرد شبکه را با استفاده از میکروسکوپ پراب روبشی با وضوح بالا تأیید کردند و جالب است بدانند که خصوصیات الکترونیکی آن بسیار متفاوت از گرافن است.
برخلاف گرافن و سایر اشکال کربن، شبکه جدید بی‌فنیلن (Biphenylene) دارای خواص فلزی است. نوارهای باریک شبکه با عرض تنها 21 اتم مانند یک فلز رفتار می‌کنند، در حالی که رفتار گرافن با این اندازه مانند یک نیمه هادی است.
پروفسور مایکل گوتفرید(Michael Gottfrie)، رهبر این تیم تحقیقاتی می‌گوید: "این نوارها می‌توانند به‌عنوان سیم رسانا در دستگاه‌های الکترونیکی مبتنی بر کربن در آینده استفاده شوند."
نویسنده اصلی تحقیق ، Qitang Fan از ماربورگ در ادامه می‌گویند: "این شبکه کربنی جدید همچنین می‌تواند به‌عنوان یک ماده آند عالی در باتری‌های یون لیتیوم، با ظرفیت ذخیره‌سازی لیتیوم بیشتر در مقایسه با مواد فعلی مبتنی بر گرافن، عمل کند. "
ماده جدید با جمع‌آوری مولکول‌های حاوی کربن در یک سطح طلای بسیار صاف ساخته شده است. این مولکول‌ها ابتدا زنجیره‌هایی را تشکیل می‌دهند که از شش‌ضلعی به هم پیوسته تشکیل شده‌اند و واکنش بعدی این زنجیره‌ها را به یکدیگر متصل کرده و مربع‌ها و هشت ضلعی‌ها را تشکیل می‌دهد. ویژگی مهم زنجیره‌ها کایرال بودن آنهاست. فقط زنجیرهایی از همان نوع روی سطح طلا جمع می‌شوند و قبل از اتصال، مجموعه‌های منظمی را تشکیل می‌دهند. این امر برای تشکیل ماده جدید کربن بسیار مهم است، زیرا واکنش بین دو نوع مختلف زنجیره فقط منجر به تشکیل گرافن می‌شود.
Linghao Yan، توضیح می‌دهد: "ایده جدید استفاده از پیش‌سازهای مولکولی است که برای تولید بی‌فنیلن به جای گرافن اصلاح شده است."
در حال حاضر، تیم‌ها برای تولید ورق‌های بزرگتر از مواد کار می‌کنند، به طوری که می‌توان پتانسیل کاربرد آن را بیشتر بررسی کرد. با این حال، "ما اطمینان داریم که این روش سنتز جدید منجر به کشف سایر شبکه‌های جدید کربن خواهد شد.
این مطالعه در Science منتشر شده است.
در گرافن، هر اتم کربن به سه اتم کربن دیگر متصل می‌شود و شش ضلعی را در یک شبکه لانه زنبوری تشکیل می‌دهد. مطالعات نظری نشان داده است که اتم‌های کربن می‌توانند در سایر الگوهای شبکه مسطح ترتیب یابند، در حالی که هنوز به سه اتم همسایه متصل هستند، اما هیچ یک از این شبکه‌های پیش‌بینی شده تاکنون محقق نشده بودند.
محققان دانشگاه ماربورگ آلمان و دانشگاه آلتو فنلاند اکنون شبکه جدید کربنی را کشف کرده‌اند که از نظر اتمی مانند گرافن نازک است اما به صورت مربعی، شش ضلعی و هشت ضلعی تشکیل شده و به صورت یک شبکه مرتب است. آنها ساختار منحصر به فرد شبکه را با استفاده از میکروسکوپ پراب روبشی با وضوح بالا تأیید کردند و جالب است بدانند که خصوصیات الکترونیکی آن بسیار متفاوت از گرافن است.
برخلاف گرافن و سایر اشکال کربن، شبکه جدید بی‌فنیلن (Biphenylene) دارای خواص فلزی است. نوارهای باریک شبکه با عرض تنها 21 اتم مانند یک فلز رفتار می‌کنند، در حالی که رفتار گرافن با این اندازه مانند یک نیمه هادی است.
پروفسور مایکل گوتفرید(Michael Gottfrie)، رهبر این تیم تحقیقاتی می‌گوید: "این نوارها می‌توانند به‌عنوان سیم رسانا در دستگاه‌های الکترونیکی مبتنی بر کربن در آینده استفاده شوند."
نویسنده اصلی تحقیق ، Qitang Fan از ماربورگ در ادامه می‌گویند: "این شبکه کربنی جدید همچنین می‌تواند به‌عنوان یک ماده آند عالی در باتری‌های یون لیتیوم، با ظرفیت ذخیره‌سازی لیتیوم بیشتر در مقایسه با مواد فعلی مبتنی بر گرافن، عمل کند. "
تیم دانشگاه آلتو به تصویربرداری از مواد و رمزگشایی خصوصیات آن کمک کردند. گروه پروفسور پیتر لیلجروت با استفاده از میکروسکوپ با وضوح بالا ساختار مواد را بررسی کردند، در حالی که محققان به سرپرستی پروفسور آدام فاستر از شبیه‌سازی و تجزیه و تحلیل رایانه‌ای برای درک خصوصیات الکتریکی هیجان‌انگیز مواد استفاده کردند.
ماده جدید با جمع‌آوری مولکول‌های حاوی کربن در یک سطح طلای بسیار صاف ساخته شده است. این مولکول‌ها ابتدا زنجیره‌هایی را تشکیل می‌دهند که از شش‌ضلعی به هم پیوسته تشکیل شده‌اند و واکنش بعدی این زنجیره‌ها را به یکدیگر متصل کرده و مربع‌ها و هشت ضلعی‌ها را تشکیل می‌دهد. ویژگی مهم زنجیره‌ها کایرال بودن آنهاست. فقط زنجیرهایی از همان نوع روی سطح طلا جمع می‌شوند و قبل از اتصال، مجموعه‌های منظمی را تشکیل می‌دهند. این امر برای تشکیل ماده جدید کربن بسیار مهم است، زیرا واکنش بین دو نوع مختلف زنجیره فقط منجر به تشکیل گرافن می‌شود.
Linghao Yan، توضیح می‌دهد: "ایده جدید استفاده از پیش‌سازهای مولکولی است که برای تولید بی‌فنیلن به جای گرافن اصلاح شده است."
در حال حاضر، تیم‌ها برای تولید ورق‌های بزرگتر از مواد کار می‌کنند، به طوری که می‌توان پتانسیل کاربرد آن را بیشتر بررسی کرد. با این حال، "ما اطمینان داریم که این روش سنتز جدید منجر به کشف سایر شبکه‌های جدید کربن خواهد شد.
این مطالعه در Science منتشر شده است.
منبع:
nanowerk.com
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
لطفا با اشتراک گذاری نظرات خود، ما را در توسعه این بخش از سایت یاری کنید
بی تقصیر
۱۴۰۰/۰۳/۰۴با سلام.اسم این نانو ساختار جدید چیست؟
مدیر سیستم
۱۴۰۰/۰۴/۰۲اسم این ساختار Biphenylene network است.