Jednym z materiałów stosowanych w nowoczesnej technologii jest borofen. Ponad dwie dekady temu grupa fizyków mogła przewidzieć jego istnienie, ponieważ wykorzystali różne symulacje komputerowe, które opisywały, w jaki sposób atomy boru mogą łączyć się ze sobą, tworząc cieńszą warstwę materiału, który miał tylko jeden atom grubości. Materiał ten ma liczne zastosowania w dziedzinie technologii, a wraz z rozwojem za każdym razem można uzyskać lepsze wyniki.
W tym artykule opowiem o wszystkich cechach i zastosowaniach borofenu.
Główne cechy
Kiedy odkryto borofen, technologia nie umożliwiła wytworzenia materiału o tak doskonałych właściwościach, jak ma to miejsce obecnie. Oczekiwania grup naukowych zajmujących się tymi kryształami borofenowymi są dość wysokie, ponieważ ma on nieskończone zastosowania w atrakcyjnych dziedzinach. Znajdujemy zastosowania w nadprzewodnictwie i produkcji baterii, pośród innych. Chociaż w tym, że liczę, wydaje się, że więcej niż grafen, borophen obiecuje.
Bor jest pierwiastkiem chemicznym używanym do produkcji tego materiału. Jest to półprzewodnik, który pozwala przewodzić prąd elektryczny lub działać jako izolator w zależności od ciśnienia, temperatury, promieniowania lub innych warunków. Będąc półmetalem posiada właściwości charakterystyczne dla pierwiastków metalowych i niemetalowych.
Skorupa ziemska naszej planety zawiera niewiele boru. Można go wydobywać ze skał takich jak boraks czy kolemanit. Skały te powstają naturalnie w wyniku parowania wody bogatej w sole z niektórych jezior. Jeziora te są narażone na wysokie temperatury i znajdują się na obszarach pustynnych, których klimat jest całkowicie suchy. Rozpuszczony bor można również znaleźć w morzu z powodu wytrącania się cząstek zawieszonych w atmosferze.
Aby móc wykonać arkusz borofenowy atomy muszą być połączone ze sobą tak, aby tworzyły pojedynczą warstwę o grubości jednego atomu. To jedna z cech, które odróżniają go od innych materiałów. Oznacza to, że po prostu konieczne jest połączenie wszystkich tych atomów w sposób, który generuje pojedynczą warstwę atomów. Osiągnięcie tego nie jest łatwe. Ta trudność w dużej mierze wyjaśnia czas, który minął od odkrycia materiału, który znamy jako borofen, do czasu, gdy naukowcom udało się wyprodukować swoje laboratoria. Aby wyprodukować ten materiał, przeprowadzono różne symulacje przy użyciu komputerów, aby móc oszacować, jakie są niezbędne zmienne, które materiał ten musiałby połączyć w pojedynczą warstwę atomów.
Produkcja borofenu
Aby wytworzyć borofen, zastosowano bardzo podobną procedurę, która jest używana do produkcji syntetycznego diamentu. Tej procedury Nazywa się to chemicznym osadzaniem z fazy gazowej. Warto wiedzieć, że ten proces chemicznego osadzania z fazy gazowej polega na uzyskaniu tego, że gaz, który miał wysoką temperaturę i który zawiera atomy boru, może skraplać się na bardzo jednorodnej powierzchni. Ta powierzchnia musi być wykonana z czystego srebra. Czyste srebro musi mieć temperaturę znacznie niższą od temperatury gazu, aby mogło się na nim kondensować i krystalizować. W ten sposób udaje mu się przyjąć unikalną formę, w której składa się z warstwy atomów.
Wybór czystego srebra nie jest jednakowo przypadkowy. Wiadomo, że atomy te uzyskują dość jednolitą strukturę krystaliczną i teksturę. Mając bardzo jednorodną strukturę powierzchni, może zmusić atomy boru do przyjęcia konfiguracji podobnej do tej powierzchni. Gdy gaz styka się z powierzchnią czystego srebra, ma znacznie niższą temperaturę gazowi udaje się krystalizować z podobną strukturą. W ten sposób uzyskuje się płaską sześciokątną strukturę w kształcie siatki.
Generowane urządzenie to komora chemicznego osadzania z fazy gazowej. Plazma ma kolor fioletowy i jest gazem o wysokiej temperaturze, zawierającym cząstki, które mają być osadzane i konsolidowane w wytwarzanym materiale. Należy jednak wziąć pod uwagę, że warstwa atomów boru nie jest całkowicie regularna, ponieważ niektóre atomy zaczynają wiązać się z pozostałymi 6 atomami pierwiastka. Większość z nich tworzy wiązania tylko z 4-5 dodatkowymi atomami. Powoduje to powstawanie w strukturze licznych dziur, które są nie tylko szkodliwe, ale są odpowiedzialne za niektóre właściwości fizykochemiczne, które posiada borofen jako całość.
Oczekiwania dotyczące materiałów borofenowych
Biorąc pod uwagę główne cechy borofenowe, które omówiliśmy, istnieją pewne oczekiwania zarówno ze strony opinii publicznej, jak i społeczności naukowej. Dwie cechy, które wyjaśniają, dlaczego grafen wzbudził tak duże oczekiwania, to ekstremalna twardość materiału i jego wysoka elastyczność. Najbardziej normalną rzeczą jest to, że element, który jest bardzo odporny i trwały, ma mniejszą elastyczność.. Zaskakujące jest zatem, że wszyscy naukowcy zaangażowani w tworzenie borofenu potwierdzili, że materiał ten jest bardziej elastyczny i twardszy niż grafen.
Naukowcy twierdzą, że materiał ten ma wyższą twardość niż diament. Ponadto jest doskonałym przewodnikiem prądu elektrycznego, ponieważ ma wysoki współczynnik przewodności cieplnej. Wskaźnik ten jest odpowiedzialny za pomiar zdolności do transportu energii w postaci ciepła. Inną cechą, w odniesieniu do której generuje tak duże oczekiwania, jest to, że jest bardzo lekki i przy odpowiednich warunkach ciśnienia i temperatury zachowuje się jak nadprzewodnik. Ma dużą zdolność wychwytywania atomów wodoru i może działać w reakcji chemicznej jako odczynnik. Wszystkie te właściwości sprawiają borofen, jeden z najciekawszych materiałów na naszej planecie, niedawno odkryty.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom możesz dowiedzieć się więcej o borofen i jego właściwościach.