البوروفين

من المواد المستخدمة في التكنولوجيا الحديثة البوروفين. قبل أكثر من عقدين من الزمن ، تمكنت مجموعة من علماء الفيزياء من التنبؤ بوجودها منذ أن استخدموا العديد من المحاكاة الحاسوبية التي وصفت كيف يمكن لذرات البورون أن تترابط معًا لتشكيل طبقة أرق من مادة لها سمك ذرة واحدة فقط. تحتوي هذه المادة على العديد من التطبيقات في المجال التكنولوجي ومع التطور في كل مرة يمكن الحصول على نتائج أفضل.

في هذه المقالة سوف نخبرك عن جميع خصائص واستخدامات البوروفين.

الملامح الرئيسية

عندما تم اكتشاف البوروفين ، لم تجعل التكنولوجيا من الممكن تصنيع مادة لها خصائص رائعة كما هو الحال اليوم. توقعات المجموعات العلمية التي تعمل على بلورات البوروفين عالية جدًا ، نظرًا لأن لها تطبيقات لا حصر لها في مجالات جذابة. نجد تطبيقات في الموصلية الفائقة وتصنيع البطاريات ، من بين أمور أخرى. على الرغم من أنني أعول في هذا يبدو أكثر من الجرافينوعود بوروفين.

البورون هو العنصر الكيميائي المستخدم في صنع هذه المادة. وهو عبارة عن شبه موصل يسمح بتوصيل الكهرباء أو العمل كعازل حسب الضغط أو درجة الحرارة أو الإشعاع أو أي ظروف أخرى. لكونها شبه معدنية ، لها خصائص مميزة لتلك العناصر التي هي معادن وتلك التي لا فلزية.

تحتوي القشرة الأرضية لكوكبنا على القليل من البورون. يمكن استخراجه من الصخور مثل البوراكس أو الكولمانيت. تتشكل هذه الصخور بشكل طبيعي نتيجة تبخر المياه الغنية بأملاح بعض البحيرات. تتعرض هذه البحيرات لدرجات حرارة عالية وتقع في مناطق صحراوية مناخها جاف تمامًا. يمكن أيضًا العثور على البورون المذاب في البحر بسبب ترسيب الجسيمات العالقة في الغلاف الجوي.

لتكون قادرة على صنع ورقة البوروفين يجب أن ترتبط الذرات ببعضها البعض بحيث تشكل طبقة واحدة بسمك ذرة واحدة. هذه هي إحدى الخصائص التي تجعلها مختلفة عن المواد الأخرى. هذا يعني ، ببساطة ، أنه من الضروري أن تكون قادرًا على ربط كل هذه الذرات بطريقة تولد طبقة واحدة من الذرات. إن تحقيق ذلك ليس بالأمر السهل. تفسر هذه الصعوبة إلى حد كبير الوقت الذي مضى منذ اكتشاف المادة التي نعرفها باسم البوروفين حتى ينجح العلماء في تصنيع مختبراتهم. من أجل تصنيع هذه المادة ، تم إجراء عمليات محاكاة مختلفة باستخدام أجهزة الكمبيوتر لتتمكن من تقدير المتغيرات الضرورية التي تحتاجها هذه المادة لتكون قادرة على الارتباط في طبقة واحدة من الذرات.

تصنيع مادة البوروفين

لصنع البوروفين ، تم استخدام إجراء مشابه جدًا لإنتاج الماس الصناعي. هذا الإجراء ومن المعروف باسم ترسب البخار الكيميائي. من المثير للاهتمام معرفة أن عملية ترسيب البخار الكيميائي هذه تتكون من تحقيق أن الغاز الذي كان عند درجة حرارة عالية والذي يحتوي على ذرات البورون يمكن أن يتكثف على سطح متجانس للغاية. يجب أن يتكون هذا السطح من الفضة النقية. يجب أن تكون الفضة النقية في درجة حرارة أقل بكثير من درجة حرارة الغاز حتى تتكثف وتتبلور عليها. هذه هي الطريقة التي يدير بها تبني شكل فريد يتكون فيه من طبقة من الذرات.

اختيار استخدام الفضة النقية ليس عشوائيًا بنفس القدر. من المعروف أن هذه الذرات تكتسب بنية وملمسًا بلوريًا موحدًا إلى حد ما. من خلال وجود بنية سطحية موحدة للغاية ، يمكن أن تجبر ذرات البورون على تبني تكوين مشابه لهذا السطح. عندما يتلامس الغاز مع سطح الفضة النقية يكون في درجة حرارة أقل بكثير تمكن الغاز من التبلور بهيكل مماثل. هذه هي الطريقة التي يتم بها تحقيق هيكل شبكة سداسية مسطحة.

الجهاز الذي يتم إنشاؤه عبارة عن غرفة ترسيب بخار كيميائي. البلازما لونها بنفسجي وهو غاز كان عند درجة حرارة عالية ويحتوي على الجسيمات التي سيتم ترسيبها وتوحيدها في المادة التي يتم تصنيعها. ومع ذلك ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن طبقة ذرات البورون ليست منتظمة تمامًا لأن بعض الذرات تأتي لتكوين روابط مع الذرات الست الأخرى التي يمتلكها العنصر. معظمهم ينشئ فقط روابط مع 4-5 ذرات أخرى. يؤدي هذا إلى توليد العديد من الثقوب في البنية التي لا تكون ضارة فحسب ، ولكنها أيضًا مسؤولة عن بعض الخصائص الفيزيائية والكيميائية التي يمتلكها البوروفين ككل.

توقعات مادة البوروفين

بالنظر إلى الخصائص الرئيسية التي ناقشناها حول البوروفين ، هناك توقعات معينة من قبل كل من الجمهور والمجتمع العلمي. اثنين من الخصائص التي تفسر سبب توليد الجرافين الكثير من التوقعات هي بسبب الصلابة الشديدة للمادة ومرونتها العالية. الشيء الأكثر شيوعًا هو أن العنصر شديد المقاومة ويستمر يتمتع بمرونة أقل. لذلك من المدهش أن جميع العلماء الذين شاركوا في إنشاء البوروفين قد أكدوا أن المادة أكثر مرونة وأصعب من الجرافين.

يدعي العلماء أن هذه المادة أصلب من الماس. بالإضافة إلى ذلك ، فهو موصل ممتاز للكهرباء لأنه يحتوي على مؤشر توصيل حراري مرتفع. هذا المؤشر مسؤول عن قياس السعة التي يجب أن تنقل الطاقة في شكل حرارة. ومن الخصائص الأخرى التي تولد الكثير من التوقعات من أجلها أنها خفيفة جدًا وتحت ظروف الضغط ودرجة الحرارة المناسبة تتصرف مثل الموصل الفائق. لديها قدرة كبيرة على التقاط ذرات الهيدروجين ويمكن أن تعمل في تفاعل كيميائي ككاشف. كل هذه الخصائص تجعل البوروفين أحد أكثر المواد إثارة للاهتمام على هذا الكوكب الذي تم اكتشافه مؤخرًا.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن البوروفين وخصائصه.