| تاریخ ارسال: 1399/1/24 |
گرافن-بوروفن ماده شگفت انگیز جدیدی است که همه را به هیجان آورده است
چندی پیش، گرافن ماده ی شگفت انگیز جدیدی بود. گرافن بسیار قوی، دارای صفحه ای به ضخامت یک اتم و توانایی شکل گیری به صورت تیوب ها، توپ ها و شکل های دیگر بود و از آنجا که هادی الکتریسیته است، پژوهشگران مواد چشم انداز دوره ی جدید پردازش رایانه مبتنی بر گرافن و صنعت تراشه ی گرافن سودآور را به وجود آوردند. اتحادیه اروپا برای شروع صنعت گرافن یک بیلیون یورو سرمایه گذاری کرده است.این دنیای شجاع و مبتنی بر گرافن هنوز تحقق نیافته است. اما این امر علاقه ای به مواد دوبعدی دیگر ایجاد کرده است و هیجان انگیزترین آنها بوروفن است: یک لایه واحد از اتم های بور که ساختارهای مختلف بلوری تشکیل می دهند. دلیل این هیجان، کاربردهای وسیعی است که بوروفن برای آنها خوب به نظر میرسد. پژوهشگران الکتروشیمی تصور میکنند که بوروفن میتواند در نسل جدیدی از باتری های قویتر لیتیوم-یونی به عنوان آند استفاده شود. شیمیدانان شیفته ی قابلیتهای کاتالیزوری آن شده اند و فیزیکدانان در حال آزمایش توانایی های آن به عنوان سنسوری برای تشخیص انواع بیشمار اتمها و مولکولها هستند.
بوروفن تاریخ کوتاهی دارد. فیزیکدانان اولین بار در سال ۱۹۹۰ وجود آن را با شبیه سازی های کامپیوتری که نشان میداد چگونه اتمهای بور یک لایه را شکل میدهند، پیش بینی کرده اند. این ماده ی عجیب تا سال ۲۰۱۵ به روش CVD سنتز نشد. در این روش گاز داغ اتمهای بور روی سطح سرد نقره ی خالص چگال میشوند. ترتیب منظم اتمهای نقره، اتمهای بور را به الگوی مشابهی مجبور میکنند. هر یک به شش اتم دیگر متصل میشوند تا یک ساختار شش ضلعی مسطح ایجاد کنند. با این حال، بخش قابل توجهی از اتمهای بور تنها با چهار یا پنج اتم دیگر به هم متصل میشوند این باعث ایجاد جای خالی در ساختار میشود. الگوی جای خالی همان چیزی است که موجب خواص بی نظیر بلورهای بوروفن میشود.
از زمان سنتز بوروفن، شیمیدانان مشتاقانه خواص آن را بررسی میکنند. به نظر می رسد بوروفن از گرافن قویتر و انعطافپذیرتر است. بوروفن هادی الکتریسیته و حرارت و همچنین ابررسانا است. این ویژگی ها بسته به جهت گیری مواد و ترتیب جای خالی متفاوت است. این باعث می شود حداقل در تئوری "قابل تنظیم" باشد. این یکی از دلایلی است که شیمیدانان بسیار هیجان زده هستند.
بوروفن سبک و نسبتاً واکنش پذیر است. این باعث میشود که نامزد مناسبی برای ذخیره کردن یون های فلزی در باتریها باشد. وانگ و همکار میگویند: "بوروفن ماده ی آند امیدوارکننده ای برای باتریهای یونی لیتیم، سدیم و منیزیم به دلیل ظرفیت های ویژه ی تئوری بالا، هدایت الکترونیکی عالی و ویژگیهای انتقال یون برجسته است." اتمهای هیدروژن همچنین به راحتی به ساختار تک لایه بوروفن میچسبند و این خاصیت جذب، به همراه سطح ویژه بالای لایههای اتمی باعث میشود که بوروفن به عنوان یک ماده امیدوار کننده برای ذخیره سازی هیدروژن کاربرد داشته باشد. مطالعات نظری نشان میدهد که بوروفن میتواند به طور قابل توجهی بهتر از سایر مواد، بیش از 15% از وزن خود را در هیدروژن ذخیره کند. سپس توانایی بورفن برای کاتالیز تجزیه هیدروژن مولکولی به یونهای هیدروژن و تجزیه آب در یونهای هیدروژن و اکسیژن وجود دارد. این تیم میگوید: "عملکردهای برجسته کاتالیزوری بوروفن در واکنش تکامل هیدروژن، واکنش کاهش اکسیژن، واکنش تکامل اکسیژن و واکنش کاهش الکتریکی CO2 یافت شده است." این میتواند دوره جدید چرخه های انرژی مبتنی بر آب را ایجاد کند. با این وجود، قبل از استفاده بیشتر از بوروفن، شیمی دانان باید کارهای دیگری انجان دهند. برای شروع، آنها هنوز راهی برای ساخت بوروفن در مقادیر زیاد پیدا نکرده اند. واکنش پذیری این ماده به معنی آسیب پذیری در برابر اکسیداسیون است، بنابراین باید با دقت محافظت شود. هر دو عامل، ساخت بوروفن را گران قیمت و جابه جایی آن را سخت میکند. بنابراین پژوهشهایی در پیش است. اما شیمیدانان به بوروفن ایمان زیادی دارند زیرا ممکن است به عنوان ماده شگفت انگیز بعدی برای ورود به جهان بدل شود.گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی
منبع: https://www.technologyreview.com/s/613267/borophene-the-new-2d-material-taking-chemistry-by-storm/