رقیبی شبیه‌ سازی شده برای گرافن

اخبار علمی پژوهشی
Print Friendly

Grapheneبه گزارش مرجع پلیمر در بارار ایران (پلیم پارت) و به نقل از زومیت؛ در طول سال‌‌های اخیر حتما بارها در اخبار و مقالات مربوط به فناوری‌‌های مختلف با واژه‌‌ی گرافن آشنا شده اید. این ماده که با ضخامت یک اتمی خود، خواص منحصربه فردی در چند حوزه‌‌ی خواص مکانیکی، الکتریکی، گرمایی به جهان عرضه کرده است تا کنون بارها و بارها مورد بررسی برای کاربردهای مختلف قرار گرفته است و جزو یکی از آینده دارترین بازیگران! عرصه‌‌ی مواد به شمار می‌‌آید. اما گویا این ماده رقیب قدرتمندی هم پیدا کرده است؛ در پژوهشی که در دانشگاه کنتاکی به انجام رسیده پژوهشگران در پی جایگزینی این ماده با رقیبی قدرتمندتر با خواصی بسیار بالاتر از خود گرافن هستند!

این ماده‌‌ی جدید مخلوطی از از سیلیکون، نیتروژن و بورون که در کنار یکدیگر به صورت ماده‌‌ای با ضخامت یک اتم در آمده و با ساختاری مشابه گرافن (ساختار شش ضلعی) خواصی بسیار مشابه با خواص گرافن را از خود نشان می‌‌دهد. حداقل از دید نظری، با توجه به اینکه مواد تشکیل دهنده‌‌ی این ماده بسیار فراوان، ارزان و دردسترس هستند، ماده‌‌ی نهایی با وزن بسیار سبکی که خواهد داشت ارزان بوده و از پایداری بسیار خوبی نیز برخوردار است.

برای یافتن میزان پایداری این ماده این پژوهشگران بر پایه مدل شبیه سازی رایانه‌‌ای که از این ماده انجام دادند سعی کردند تا اتم‌‌های این ماده را بشکافند که حتی در دمای بسیار بالای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد موفق به این کار نشدند. با وجود اینکه ماده‌‌ی جدید از ساختاری شش وجهی برخوردار است، به دلیل اینکه اتم‌‌های تشکیل دهنده‌‌ی آن همچون اتم‌‌های گرافن (کربن) هم اندازه نیستند، ساختار حاصل از همگنی ساختار گرافن برخوردار نیست که این مورد به نابرابر گوشه‌‌های ساختار نیز می‌‌انجامد. با این حال، این ساختار ناهمگن نه تنها به ضرر این ماده تمام نمی‌‌شود بلکه خواص جدیدی را نیز نسبت به گرافن به آن می‌‌افزاید. برای مثال برخلاف گرافن که به صورت طبیعی ساختاری نیمه فلزی و با شکاف نوار صفر دارد این ماده را می‌‌توان به سادگی با افزودن یک اتم در بالای اتم‌‌های سیلیکون به ماده‌‌ای نیمه رسانا تبدیل کرد.

قرار دادن اتم سیلیکون درون ماده همچنین این مزیت را نیز داراست که می‌‌توان این ماده را در فناوری‌‌های کنونی بر پایه‌‌ی سیلیکون نیز به صورت یکپارچه استفاده کرد. این ویژگی از نیاز به مهاجرت ناگهانی در پایه ماده‌‌ی مورد استفاده در صنایع نیز می‌‌کاهد، موردی که به ویژه در تولید انبوه اهمیت بسیاری پیدا می‌‌کند چرا که برای صنایع این امکان را فراهم می‌‌آورد که به آرامی و بدون پذیرفتن ریسک‌‌های پرخطر به سمت مواد جدید و با قابلیت‌‌های بهینه حرکت کنند.

با توجه به اینکه تاکنون تنها کار بر روی کاغذ بوده و بیشتر کارها در راستای انجام شبیه سازی‌‌های رایانشی در دانشگاه کنتاکی صورت گرفته است هم اکنون این پژوهشگران قصد دارند تا محاسبات رایانه‌‌ای خود را به دنیای واقعی وارد کنند و دست به آزمون‌‌های واقعی بزنند. برای انجام این کار آن‌‌ها همکاری را با دانشگاه لوییزویل آغاز کرده‌ند تا بتوانند ماده‌‌ی شگفت انگیز خود را در شرایط آزمایشگاهی به تولید برسانند.

این مرحله از کار به نوعی مهم‌ترین مرحله به شمار می‌‌آید چرا که تعیین کننده‌‌ی درستی محاسبات آن‌‌ها خواهد بود و در صورت به نتیجه نرسیدن یا دستیابی به ماده‌‌ای با خواصی متفاوت تمامی محاسبات آن‌‌ها را نا‌معتبر خواهد کرد. نتیجه‌‌ی پژوهش‌‌های آن‌‌ها تا کنون در نشریه‌‌ی علمی Physical Review B, Rapid Communication به چاپ رسیده است.

 

منبع: زومیت

4
telegram.png

نظر بگذارید