Một trong những vật liệu được sử dụng trong công nghệ hiện đại là borophene. Hơn hai thập kỷ trước, một nhóm các nhà vật lý có thể dự đoán sự tồn tại của nó vì họ sử dụng các mô phỏng máy tính khác nhau để mô tả cách các nguyên tử bo có thể liên kết với nhau để tạo thành một lớp mỏng hơn của vật liệu chỉ có một nguyên tử có độ dày. Vật liệu này có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ và với sự phát triển mỗi khi có thể thu được kết quả tốt hơn.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết về tất cả các đặc điểm và công dụng của borophene.
Các tính năng chính
Khi borophene được phát hiện, công nghệ không thể sản xuất một loại vật liệu có đặc tính tốt như ngày nay. Kỳ vọng của các nhóm khoa học nghiên cứu về các tinh thể borophene này là khá cao, vì nó có vô số ứng dụng trong các lĩnh vực hấp dẫn. Chúng tôi tìm thấy các ứng dụng trong sản xuất siêu dẫn và pin, trong số những người khác. Mặc dù trong điều này mà tôi đang đếm, nó dường như nhiều hơn graphene, borophene hứa hẹn.
Boron là nguyên tố hóa học được sử dụng để tạo ra vật liệu này. Nó là một chất bán dẫn cho phép dẫn điện hoặc hoạt động như một chất cách điện tùy thuộc vào áp suất, nhiệt độ, bức xạ hoặc các điều kiện khác. Là một bán kim loại, nó có những tính chất đặc trưng của những nguyên tố là kim loại và những nguyên tố là phi kim loại.
Vỏ trái đất của hành tinh chúng ta chứa ít boron. Nó có thể được chiết xuất từ các loại đá như hàn the hoặc colemanite. Những tảng đá này được hình thành tự nhiên do sự bay hơi của nước giàu muối từ một số hồ. Những hồ này phải chịu nhiệt độ cao và nằm ở vùng sa mạc, nơi có khí hậu hoàn toàn khô cằn. Bo hòa tan cũng có thể được tìm thấy trong biển do sự kết tủa của các hạt lơ lửng trong khí quyển.
Để có thể làm một tấm borophene các nguyên tử cần được liên kết với nhau để chúng tạo thành một lớp duy nhất dày bằng một nguyên tử. Đây là một trong những đặc điểm tạo nên sự khác biệt so với các chất liệu khác. Điều này có nghĩa là, một cách đơn giản, cần có khả năng liên kết tất cả các nguyên tử này theo cách tạo ra một lớp nguyên tử duy nhất. Để đạt được điều này không hề đơn giản. Khó khăn này phần lớn giải thích thời gian đã trôi qua kể từ khi vật liệu mà chúng ta biết là borophene được phát hiện cho đến khi các nhà khoa học chế tạo thành công các phòng thí nghiệm của họ. Để sản xuất vật liệu này, nhiều mô phỏng khác nhau đã được thực hiện bằng máy tính để có thể ước tính những biến số cần thiết mà vật liệu này cần để có thể liên kết trong một lớp nguyên tử.
Sản xuất borophene
Để tạo ra borophene, một quy trình tương tự đã được sử dụng để sản xuất kim cương tổng hợp. Thủ tục này Nó được gọi là lắng đọng hơi hóa học. Thật thú vị khi biết rằng quá trình lắng đọng hơi hóa học này bao gồm việc đạt được rằng một chất khí ở nhiệt độ cao và chứa các nguyên tử bo có thể ngưng tụ trên một bề mặt rất đồng nhất. Bề mặt này phải được cấu tạo từ bạc nguyên chất. Bạc nguyên chất phải ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ của khí để nó có thể ngưng tụ và kết tinh trên đó. Đây là cách nó quản lý để áp dụng một dạng duy nhất trong đó nó được cấu tạo bởi một lớp nguyên tử.
Việc lựa chọn sử dụng bạc nguyên chất không phải ngẫu nhiên như nhau. Những nguyên tử này được biết là có cấu trúc và kết cấu tinh thể khá đồng nhất. Bằng cách có cấu trúc bề mặt rất đồng nhất, nó có thể buộc các nguyên tử bo phải áp dụng một cấu hình tương tự như bề mặt này. Khi khí tiếp xúc với bề mặt của bạc nguyên chất, nó ở nhiệt độ thấp hơn nhiều khí quản lý để kết tinh với một cấu trúc tương tự. Đây là cách đạt được cấu trúc hình lưới lục giác phẳng.
Thiết bị được tạo ra là một buồng lắng đọng hơi hóa chất. Plasma có màu tím và nó là một chất khí ở nhiệt độ cao và chứa các phần tử sẽ được lắng đọng và hợp nhất trong vật liệu đang được sản xuất. Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng lớp nguyên tử bo không hoàn toàn đều đặn bởi vì một số nguyên tử đến thiết lập liên kết với 6 nguyên tử khác mà nguyên tố đó có. Hầu hết chúng chỉ thiết lập liên kết với 4-5 nguyên tử nữa. Điều này gây ra việc tạo ra nhiều lỗ hổng trong cấu trúc không chỉ có hại mà còn gây ra một số đặc tính hóa lý mà borophene nói chung có.
Kỳ vọng về vật liệu Borophene
Với những đặc điểm chính mà chúng ta đã thảo luận về borophene, có những kỳ vọng nhất định của cả công chúng và cộng đồng khoa học. Hai trong số những đặc điểm giải thích tại sao graphene đã tạo ra nhiều kỳ vọng là vì vật liệu này có độ cứng cực cao và tính linh hoạt cao của nó. Điều bình thường nhất là một yếu tố có khả năng chống chịu và kéo dài kém linh hoạt hơn.. Do đó, đáng ngạc nhiên là tất cả các nhà khoa học tham gia vào việc tạo ra borophene đều xác nhận rằng vật liệu này dẻo và cứng hơn graphene.
Các nhà khoa học khẳng định vật liệu này cứng hơn kim cương. Ngoài ra, nó còn là một chất dẫn điện tuyệt vời vì nó có chỉ số dẫn nhiệt cao. Chỉ số này có nhiệm vụ đo công suất mà nó có để vận chuyển năng lượng dưới dạng nhiệt. Một trong những đặc điểm khác mà nó tạo ra rất nhiều kỳ vọng là nó rất nhẹ và trong điều kiện áp suất và nhiệt độ thích hợp, nó hoạt động giống như một chất siêu dẫn. Nó có công suất lớn để có thể bắt giữ các nguyên tử hydro và có thể tham gia phản ứng hóa học như một chất phản ứng. Tất cả những thuộc tính này tạo nên borophene một trong những vật liệu thú vị nhất trên hành tinh được phát hiện gần đây.
Tôi hy vọng rằng với những thông tin này, bạn có thể hiểu thêm về borophen và các đặc tính của nó.