Eden od materialov, ki se uporabljajo v sodobni tehnologiji, je borofen. Pred več kot dvema desetletjema je skupina fizikov lahko napovedala njegov obstoj, saj so uporabili različne računalniške simulacije, ki so opisovale, kako se atomi bora lahko povežejo in tvorijo tanjšo plast materiala, ki ima samo en atom debeline. Ta material ima številne aplikacije na tehnološkem področju in z razvojem je vedno mogoče doseči boljše rezultate.
V tem članku vam bomo predstavili vse značilnosti in uporabo borofena.
Glavne značilnosti
Ko so odkrili borofen, tehnologija ni omogočila izdelave materiala, ki bi imel tako lepe lastnosti kot danes. Pričakovanja znanstvenih skupin, ki se ukvarjajo s temi kristali borofena, so precej velika, saj ima nešteto aplikacij na privlačnih področjih. Najdemo aplikacije v superprevodnosti in proizvodnji baterij, med ostalimi. Čeprav se mi v tem, kar štejem, zdi več kot grafen, obljublja borofen.
Bor je kemični element, ki se uporablja za izdelavo tega materiala. Je polprevodnik, ki omogoča električno elektriko ali deluje kot izolator, odvisno od tlaka, temperature, sevanja ali drugih pogojev. Ker je polkovina, ima značilne lastnosti tistih elementov, ki so kovine, in tistih, ki so nekovine.
Zemeljska skorja našega planeta vsebuje malo bora. Lahko ga pridobimo iz kamnin, kot sta boraks ali kolemanit. Te kamnine nastanejo naravno zaradi izhlapevanja vode, bogate s solmi iz nekaterih jezer. Ta jezera so podvržena visokim temperaturam in se nahajajo v puščavskih predelih, katerih podnebje je popolnoma sušno. Raztopljeni bor lahko najdemo tudi v morju zaradi padavin delcev, ki so suspendirani v ozračju.
Da bi lahko naredili list borofena atome je treba povezati skupaj, tako da tvorijo en sloj, debel en sam atom. To so ene izmed značilnosti, zaradi katerih se razlikuje od drugih materialov. To pomeni, da je preprosto treba vse te atome povezati na način, ki ustvarja eno plast atomov. To doseči ni enostavno. Ta težava v veliki meri pojasnjuje čas, ki je minil od odkritja snovi, ki jo poznamo kot borofen, dokler znanstveniki uspešno niso izdelali svojih laboratorijev. Za izdelavo tega materiala so bile izvedene različne simulacije z uporabo računalnikov, da bi lahko ocenili, katere so potrebne spremenljivke, ki jih je ta material moral vezati v eno plast atomov.
Proizvodnja borofena
Za izdelavo borofena je bil uporabljen zelo podoben postopek, ki se uporablja za izdelavo sintetičnega diamanta. Ta postopek Znano je kot odlaganje kemičnih hlapov. Zanimivo je vedeti, da ta postopek kemičnega nanašanja hlapov vključuje doseganje, da se plin, ki je bil na visoki temperaturi in vsebuje atome bora, lahko kondenzira na zelo homogeni površini. Ta površina mora biti sestavljena iz čistega srebra. Čisto srebro mora biti pri temperaturi veliko nižji od temperature plina, da se na njem lahko kondenzira in kristalizira. Tako ji uspe sprejeti edinstveno obliko, v kateri je sestavljena iz plasti atomov.
Izbira čistega srebra ni enako naključna. Znano je, da ti atomi dobijo dokaj enakomerno kristalno strukturo in teksturo. Z zelo enakomerno površinsko strukturo lahko prisili borove atome, da sprejmejo konfiguracijo, podobno tej površini. Ko plin pride v stik s površino čistega srebra, je pri precej nižji temperaturi plin uspe kristalizirati s podobno strukturo. Tako dosežemo ravno šesterokotno mrežno strukturo.
Naprava, ki se ustvari, je komora za nanašanje kemičnih hlapov. Plazma je vijolično obarvana in je plin, ki je bil pri visoki temperaturi in vsebuje delce, ki se bodo odložili in utrdili v materialu, ki ga izdelujemo. Vendar je treba upoštevati, da plast atomov bora ni povsem pravilna, ker nekateri atomi vzpostavijo vezi z drugimi 6 atomi, ki jih ima element. Večina jih vzpostavi le vezi s 4–5 atomi več. To povzroči nastanek številnih lukenj v strukturi, ki niso samo škodljive, ampak so odgovorne za nekatere fizikalno-kemijske lastnosti, ki jih ima borofen kot celota.
Pričakovanja materiala borofena
Glede na glavne značilnosti, o katerih smo govorili o borofenu, obstajajo določena pričakovanja tako javnosti kot znanstvene skupnosti. Dve značilnosti, ki pojasnjujeta, zakaj je grafen ustvaril toliko pričakovanj, sta izredna trdota materiala in velika prilagodljivost. Najbolj normalno je, da je element, ki je zelo odporen in traja, manj prilagodljiv.. Zato je presenetljivo, da so vsi znanstveniki, ki sodelujejo pri ustvarjanju borofena, potrdili, da je material prožnejši in trši od grafena.
Znanstveniki trdijo, da je ta material trši od diamanta. Poleg tega je odličen prevodnik električne energije, saj ima visok indeks toplotne prevodnosti. Ta indeks je odgovoren za merjenje zmogljivosti za prenos energije v obliki toplote. Druga značilnost, za katero ustvarja toliko pričakovanj, je, da je zelo lahka in se ob primernih tlakih in temperaturah obnaša kot superprevodnik. Ima veliko sposobnost, da lahko zajema atome vodika in lahko v kemijski reakciji deluje kot reagent. Vse te lastnosti omogočajo borofen eden najzanimivejših materialov na planetu, ki so ga nedavno odkrili.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o borofenu in njegovih značilnostih.