Uno dei materiali utilizzati nella tecnologia moderna è borofene. Più di due decenni fa un gruppo di fisici poteva prevedere la sua esistenza poiché utilizzavano varie simulazioni al computer che descrivevano come gli atomi di boro potessero legarsi insieme per formare uno strato più sottile di un materiale che aveva un solo atomo di spessore. Questo materiale ha numerose applicazioni in campo tecnologico e con lo sviluppo ogni volta si possono ottenere risultati migliori.
In questo articolo vi parleremo di tutte le caratteristiche e gli usi del borofene.
caratteristiche principali
Quando è stato scoperto il borofene, la tecnologia non ha permesso di produrre un materiale che avesse caratteristiche così fini come lo è oggi. Le aspettative dei gruppi scientifici che lavorano su questi cristalli di borofene sono piuttosto alte, poiché ha infinite applicazioni in campi attraenti. Troviamo applicazioni nella superconduttività e nella produzione di batterie, tra gli altri. Anche se in questo che sto contando sembra più di grafene, promesse di borofene.
Il boro è l'elemento chimico utilizzato per produrre questo materiale. È un semiconduttore che consente di condurre elettricità elettrica o di agire come isolante a seconda della pressione, della temperatura, della radiazione o di altre condizioni. Essendo un semimetallo, ha proprietà caratteristiche di quegli elementi che sono metalli e di quelli che non lo sono.
La crosta terrestre del nostro pianeta contiene poco boro. Può essere estratto da rocce come borace o colemanite. Queste rocce si formano naturalmente a causa dell'evaporazione dell'acqua ricca di sali di alcuni laghi. Questi laghi sono soggetti ad alte temperature e si trovano in zone desertiche, il cui clima è completamente arido. Il boro disciolto si può trovare anche in mare a causa della precipitazione di particelle sospese nell'atmosfera.
Per essere in grado di fare un foglio di borofene gli atomi devono essere legati insieme in modo che formino un singolo strato dello spessore di un singolo atomo. Queste sono una delle caratteristiche che lo rendono diverso dagli altri materiali. Ciò significa che, semplicemente, è necessario essere in grado di collegare tutti questi atomi in modo da generare un unico strato di atomi. Raggiungere questo obiettivo non è facile. Questa difficoltà spiega in gran parte il tempo che è trascorso da quando il materiale che conosciamo come borofene è stato scoperto fino a quando gli scienziati hanno prodotto con successo i loro laboratori. Per produrre questo materiale, sono state effettuate varie simulazioni utilizzando computer per poter stimare quali sono le variabili necessarie di cui questo materiale aveva bisogno per poter legare in un unico strato di atomi.
Produzione di borofene
Per produrre il borofene, è stata utilizzata una procedura molto simile che viene utilizzata per produrre il diamante sintetico. Questa procedura È noto come deposizione chimica da vapore. È interessante sapere che questo processo di deposizione chimica da vapore consiste nel far sì che un gas che era ad alta temperatura e che contiene atomi di boro possa condensare su una superficie molto omogenea. Questa superficie deve essere composta da argento puro. L'argento puro deve avere una temperatura molto inferiore a quella del gas in modo che possa condensarsi e cristallizzarsi su di esso. È così che riesce ad adottare una forma unica in cui è composto da uno strato di atomi.
La scelta di utilizzare argento puro non è altrettanto casuale. È noto che questi atomi acquisiscono una struttura e una consistenza cristallina abbastanza uniformi. Avendo una struttura superficiale molto uniforme, può costringere gli atomi di boro ad adottare una configurazione simile a questa superficie. Quando il gas viene a contatto con la superficie dell'argento puro, si trova a una temperatura molto più bassa il gas riesce a cristallizzare con una struttura simile. In questo modo si ottiene una struttura a forma di griglia esagonale piatta.
Il dispositivo generato è una camera di deposizione chimica da vapore. Il plasma è di colore viola ed è un gas che era ad alta temperatura e che contiene le particelle che andranno a depositarsi e consolidarsi nel materiale che si sta fabbricando. Tuttavia, si deve tenere conto che lo strato di atomi di boro non è completamente regolare perché alcuni atomi arrivano a stabilire legami con gli altri 6 atomi che l'elemento ha. La maggior parte di loro stabilisce legami solo con 4-5 atomi in più. Ciò causa la generazione di numerosi buchi nella struttura che non sono solo dannosi, ma sono anche responsabili di alcune delle proprietà fisico-chimiche che il borofene ha nel suo complesso.
Aspettative del materiale borofene
Date le principali caratteristiche che abbiamo discusso sul borofene, ci sono alcune aspettative sia da parte del pubblico che della comunità scientifica. Due delle caratteristiche che spiegano perché il grafene ha generato così tante aspettative è l'estrema durezza del materiale e la sua elevata flessibilità. La cosa più normale è che un elemento molto resistente e duraturo abbia meno flessibilità. È quindi sorprendente che tutti gli scienziati coinvolti nella creazione del borofene abbiano confermato che il materiale è più flessibile e più duro del grafene.
Gli scienziati affermano che questo materiale è più duro del diamante. Inoltre, è un ottimo conduttore di elettricità in quanto ha un elevato indice di conducibilità termica. Questo indice è responsabile della misurazione della capacità che ha di trasportare energia sotto forma di calore. Un'altra delle caratteristiche per cui genera così tante aspettative è che è molto leggero e nelle giuste condizioni di pressione e temperatura si comporta come un superconduttore. Ha una grande capacità di catturare gli atomi di idrogeno e può agire in una reazione chimica come reagente. Tutte queste proprietà fanno borofene uno dei materiali più interessanti del pianeta recentemente scoperto.
Spero che con queste informazioni possiate saperne di più sul borofene e sulle sue caratteristiche.