Yksi modernissa tekniikassa käytetyistä materiaaleista on borofeeni. Yli kaksi vuosikymmentä sitten joukko fyysikkoja pystyi ennustamaan sen olemassaolon, koska he käyttivät erilaisia tietokonesimulaatioita, jotka kuvasivat kuinka booriatomit voisivat sitoutua muodostaen ohuemman kerroksen materiaalista, jolla oli vain yksi paksuusatomi. Tällä materiaalilla on lukuisia sovelluksia tekniikan alalla, ja kehityksen myötä aina saadaan parempia tuloksia.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaikista borofeenin ominaisuuksista ja käyttötarkoituksista.
Tärkeimmät ominaisuudet
Kun borofeeni löydettiin, tekniikka ei mahdollistanut sellaisen materiaalin valmistamista, jolla olisi niin hienoja ominaisuuksia kuin nykyään. Näitä borofeenikiteitä käsittelevien tieteellisten ryhmien odotukset ovat melko korkeat, koska sillä on loputtomia sovelluksia houkuttelevilla aloilla. Löydämme sovelluksia suprajohtavuudesta ja paristojen valmistuksesta, muiden joukossa. Vaikka tässä lasken, se näyttää enemmän kuin grafeeni, borofeeni lupaa.
Boori on kemiallinen alkuaine, jota käytetään tämän materiaalin valmistamiseen. Se on puolijohde, jonka avulla voidaan johtaa sähköä tai toimia eristeenä paineen, lämpötilan, säteilyn tai muiden olosuhteiden mukaan. Koska se on puolimetalli, sillä on ominaispiirteitä niille alkuaineille, jotka ovat metalleja, ja muille kuin metalleille.
Planeettamme maankuori sisältää vähän booria. Se voidaan uuttaa kivistä, kuten booraksista tai kolemanitista. Nämä kivet muodostuvat luonnollisesti johtuen joidenkin järvien suolapitoisen veden haihtumisesta. Nämä järvet ovat korkeiden lämpötilojen alaisia ja sijaitsevat autiomaalla, jonka ilmasto on täysin kuiva. Liukenevaa booria löytyy myös merestä ilmakehään suspendoituneiden hiukkasten saostumisen vuoksi.
Borofeenilevyn valmistamiseksi atomit on sidottava yhteen niin, että ne muodostavat yhden kerroksen, joka on yhden atomin paksu. Nämä ovat yksi niistä ominaisuuksista, jotka tekevät siitä eron muista materiaaleista. Tämä tarkoittaa, että yksinkertaisesti on välttämätöntä pystyä yhdistämään kaikki nämä atomit tavalla, joka muodostaa yhden atomikerroksen. Tämän saavuttaminen ei ole helppoa. Tämä vaikeus selittää pitkälti ajan, joka on kulunut sen jälkeen, kun materiaali, jonka tunnemme borofeenina, löydettiin, kunnes tutkijat ovat onnistuneesti valmistaneet laboratorionsa. Tämän materiaalin valmistamiseksi on suoritettu erilaisia simulaatioita tietokoneiden avulla, jotta voidaan arvioida, mitkä ovat tarvittavat muuttujat, joita tämä materiaali tarvitsi voidakseen sitoutua yhteen atomikerrokseen.
Borofeenin valmistus
Borofeenin valmistamiseksi on käytetty hyvin samanlaista menetelmää, jota käytetään synteettisen timantin tuottamiseen. Tämä menettely Se tunnetaan kemiallisena höyrykerrostuksena. On mielenkiintoista tietää, että tämä kemiallisen höyrykerrostuksen prosessi koostuu siitä, että korkeassa lämpötilassa oleva booriatomeja sisältävä kaasu voi kondensoitua hyvin homogeeniselle pinnalle. Tämän pinnan on oltava puhdasta hopeaa. Puhtaan hopean on oltava paljon alhaisemmassa lämpötilassa kuin kaasulla, jotta se voi tiivistyä ja kiteytyä siihen. Näin se onnistuu omaksumaan ainutlaatuisen muodon, jossa se koostuu atomikerroksesta.
Puhtaan hopean käyttö ei ole yhtä satunnaista. Näiden atomien tiedetään hankkivan melko tasaisen kiderakenteen ja -rakenteen. Koska sillä on hyvin tasainen pintarakenne, se voi pakottaa booriatomit omaksumaan tämän pinnan kaltaisen kokoonpanon. Kun kaasu joutuu kosketuksiin puhtaan hopean pinnan kanssa, se on paljon alhaisemmassa lämpötilassa kaasu onnistuu kiteytymään samanlaisella rakenteella. Näin saavutetaan tasainen kuusikulmainen ristikon muotoinen rakenne.
Syntyvä laite on kemiallinen höyrykerrostuskammio. Plasma on violettiväriä ja se on kaasu, joka oli korkeassa lämpötilassa ja joka sisältää hiukkasia, jotka kerrostuvat ja konsolidoituvat valmistettavaan materiaaliin. On kuitenkin otettava huomioon, että booriatomien kerros ei ole täysin säännöllinen, koska jotkut atomit muodostavat siteitä muiden kuuden atomin kanssa. Suurin osa heistä muodostaa sidoksia vain 4-5 atomilla lisää. Tämä aiheuttaa rakenteessa lukuisten reikien syntymisen, jotka eivät ole vain haitallisia, vaan ovat vastuussa joistakin borofeenin fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksista.
Borofeenimateriaalin odotukset
Ottaen huomioon borofeenin tärkeimmät ominaisuudet, yleisö ja tiedeyhteisö odottavat tiettyjä odotuksia. Kaksi ominaisuutta, jotka selittävät miksi grafeeni on tuottanut niin paljon odotuksia, johtuu materiaalin äärimmäisestä kovuudesta ja sen suuresta joustavuudesta. Normaalinta on, että erittäin kestävällä ja kestävällä elementillä on vähemmän joustavuutta.. Siksi on yllättävää, että kaikki borofeenin luomiseen osallistuneet tutkijat ovat vahvistaneet, että materiaali on joustavampaa ja kovempaa kuin grafeeni.
Tutkijat väittävät, että tämä materiaali on kovempaa kuin timantti. Lisäksi se on erinomainen sähkönjohdin, koska sillä on korkea lämmönjohtavuusindeksi. Tämä indeksi vastaa mittaamaan kapasiteettia, jolla se kuljettaa energiaa lämmön muodossa. Toinen ominaisuuksista, joille se aiheuttaa niin paljon odotuksia, on se, että se on erittäin kevyt ja oikeissa paine- ja lämpötilaolosuhteissa se käyttäytyy kuin suprajohde. Sillä on suuri kyky siepata vetyatomeja ja se voi toimia kemiallisessa reaktiossa reagenssina. Kaikki nämä ominaisuudet tekevät borofeeni on yksi mielenkiintoisimmista materiaaleista, jotka äskettäin löydettiin.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää borofeenista ja sen ominaisuuksista.