Üks kaasaegses tehnoloogias kasutatav materjal on borofeen. Rohkem kui kaks aastakümmet tagasi oskas rühm füüsikuid selle olemasolu ennustada, kuna nad kasutasid erinevaid arvutisimulatsioone, mis kirjeldasid, kuidas boori aatomid võivad omavahel liituda, moodustades õhema kihi materjalist, millel on ainult üks paksuse aatom. Sellel materjalil on arvukalt rakendusi tehnoloogias ja selle arendamisega saab iga kord paremaid tulemusi.
Selles artiklis räägime teile kõigist borofeeni omadustest ja kasutusaladest.
põhijooned
Borofeeni avastamisel ei võimaldanud tehnoloogia toota materjali, millel oleksid nii head omadused kui praegu. Nende borofeenikristallidega tegelevate teadusrühmade ootused on üsna kõrged, kuna seda on atraktiivsetes valdkondades lõputult rakendatud. Leiame rakendusi ülijuhtivuses ja akude tootmises, teiste hulgas. Kuigi selles, mida ma loen, tundub see rohkem kui grafeen, lubab borofeen.
Boor on selle materjali valmistamiseks kasutatav keemiline element. See on pooljuht, mis võimaldab juhtida elektrienergiat või toimida isolaatorina sõltuvalt rõhust, temperatuurist, kiirgusest või muudest tingimustest. Kuna see on poolmõõt, on sellel omadused, mis on iseloomulikud metallidele ja mittemetallidele.
Meie planeedi maakoor sisaldab vähe boori. Seda saab ekstraheerida sellistest kivimitest nagu booraks või kolemaniit. Need kivimid tekivad looduslikult mõne järve soolarikka vee aurustumise tõttu. Need järved on kõrge temperatuuri all ja asuvad kõrbealadel, mille kliima on täiesti kuiv. Lahustunud boori võib leida ka merest atmosfääri suspendeeritud osakeste sadestumise tõttu.
Borofeenilehe valmistamiseks aatomid tuleb omavahel siduda, nii et need moodustaksid ühe kihi, mis on ühe aatomi paksune. Need on üks omadusi, mis muudavad selle teistest materjalidest erinevaks. See tähendab, et lihtsalt on vaja osata kõiki neid aatomeid omavahel siduda viisil, mis tekitab ühe aatomikihi. Selle saavutamine pole lihtne. See raskus seletab suuresti aega, mis on möödunud materjali avastamisest, mida me teame kui borofeeni, kuni teadlased on oma laborid edukalt valmistanud. Selle materjali valmistamiseks on arvutite abil läbi viidud erinevaid simulatsioone, et oleks võimalik hinnata, millised on vajalikud muutujad, mida see materjal vajaks, et oleks võimalik siduda ühes aatomikihis.
Borofeeni tootmine
Borofeeni valmistamiseks on kasutatud väga sarnast protseduuri, mida kasutatakse sünteetilise teemandi tootmiseks. See protseduur Seda tuntakse kui keemilist aurude sadestamist. Huvitav on teada, et see keemilise auru sadestamise protsess seisneb selles, et kõrgel temperatuuril olnud ja boori aatomeid sisaldav gaas võib kondenseeruda väga homogeensel pinnal. See pind peab koosnema puhtast hõbedast. Puhas hõbe peab olema gaasi temperatuurist palju madalamal temperatuuril, et see saaks sellel kondenseeruda ja kristalluda. Nii õnnestub tal omastada ainulaadne vorm, milles see koosneb aatomikihist.
Puhta hõbeda kasutamise valik pole sama juhuslik. Need aatomid omandavad teadaolevalt üsna ühtlase kristalli struktuuri ja tekstuuri. Väga ühtlase pinnastruktuuriga võib see sundida boori aatomeid kasutama selle pinnaga sarnast konfiguratsiooni. Kui gaas puutub kokku puhta hõbeda pinnaga, on see palju madalamal temperatuuril gaas õnnestub sarnase struktuuriga kristalluda. Nii saavutatakse tasane kuusnurkne võrgukujuline struktuur.
Tekkiv seade on keemilise auru sadestuskamber. Plasma on violetset värvi ja see on kõrgel temperatuuril olnud gaas, mis sisaldab osakesi, mis ladestuvad ja konsolideeruvad valmistatavas materjalis. Kuid tuleb arvestada, et booriaatomide kiht ei ole täiesti korrapärane, kuna mõned aatomid tekitavad sidemeid ülejäänud 6 aatomiga, mis elemendil on. Enamik neist loob sidemeid veel 4-5 aatomiga. See põhjustab struktuuris arvukate aukude tekkimist, mis pole mitte ainult kahjulikud, vaid põhjustavad borofeeni kui terviku mõningate füüsikalis-keemiliste omaduste eest.
Borofeeni materjaliootused
Arvestades borofeeni peamisi omadusi, mida oleme arutanud, on nii avalikkusel kui ka teadusringkondadel teatud ootused. Kaks omadust, mis selgitavad, miks grafeen on nii palju ootusi tekitanud, tuleneb materjali ülimast kõvadusest ja selle suurest paindlikkusest. Kõige tavalisem on see, et väga vastupidaval ja püsival elemendil on vähem paindlikkust.. Seetõttu on üllatav, et kõik borofeeni loomisega seotud teadlased on kinnitanud, et materjal on paindlikum ja kõvem kui grafeen.
Teadlased väidavad, et selle materjali kõvadus on suurem kui teemandil. Lisaks on see suurepärane elektrijuht, kuna sellel on kõrge soojusjuhtivuse indeks. Selle indeksi ülesanne on mõõta võimsust, mida tal on vaja soojuse kujul energiat transportida. Teine omadus, mille suhtes see nii palju ootusi tekitab, on see, et see on väga kerge ning õigetes rõhu- ja temperatuuritingimustes käitub nagu ülijuht. Sellel on suur võime vesinikuaatomite püüdmiseks ja see võib keemilises reaktsioonis toimida reaktiivina. Kõik need omadused teevad borofeen, üks kõige huvitavamaid materjale planeedil, hiljuti avastatud.
Loodan, et selle teabe abil saate borofeeni ja selle omaduste kohta rohkem teada saada.