اكتشاف عائلة جديدة من مواد الإلكترونات ذات الرقاقة الذرية

الصفحة الرئيسية > صحافة > اكتشاف عائلة جديدة من مواد الإلكترود الرقيقة الذرية

تشير الأسطح المتساوية الصفراء على اللوحة اليسرى إلى إلكترونات مترجمة بين قاطعات C3. لا تحتوي البنية المؤينة الموجودة على اليمين على إلكترونات محاصرة ، وقد تم إزاحة بعض ذرات M إلى حد كبير. يؤدي هذا الإزاحة للذرات M مرة أخرى إلى استقرار الهيكل المتأين بشكل كبير. الإئتمان
سونجمين باي وهانس رابيجر

المستخلص:
أدى تحقيق استكشافي في سلوك المواد ذات الخصائص الكهربائية المرغوبة إلى اكتشاف مرحلة هيكلية للمواد ثنائية الأبعاد (2D). عائلة المواد الجديدة عبارة عن إلكترودات ، حيث تشغل الإلكترونات مساحة مخصصة عادةً للذرات أو الأيونات بدلاً من الدوران حول نواة ذرة أو أيون. يمكن أن يكون للمواد المستقرة والمنخفضة الطاقة والقابلة للضبط تطبيقات محتملة في تقنيات النانو.

تم اكتشاف عائلة جديدة من مواد الإلكترود الرقيقة الذرية

يوكوهاما ، اليابان | تم النشر في 11 حزيران (يونيو) 2021

نشر فريق البحث الدولي بقيادة Hannes Raebiger ، الأستاذ المساعد في قسم الفيزياء بجامعة يوكوهاما الوطنية في اليابان ، نتائجه في 10 يونيو كواجهة في المواد الوظيفية المتقدمة.

في البداية ، شرع الفريق في فهم أفضل للخصائص الأساسية لنظام ثنائي الأبعاد يُعرف باسم Sc2CO2. يحتوي النظام على ذرتين من سكانديوم معدني ، وذرة كربون واحدة وذرتين من الأكسجين ، وينتمي النظام إلى عائلة من المركبات الكيميائية يُشار إليها مجتمعة باسم MXenes. تتكون عادة من طبقة كربون أو نيتروجين بسمك ذرة واحدة محصورة بين طبقات معدنية ، منقطة بالأكسجين أو ذرات الفلور.

كان الباحثون مهتمين بشكل خاص بـ MXene Sc2CO2 نظرًا للتنبؤات القائلة بأنه عندما يتم تشكيله في مرحلة سداسية ، سيكون للنظام خصائص كهربائية مرغوبة.

قال سونجمين باي ، المؤلف الأول والباحث في قسم الفيزياء بجامعة يوكوهاما الوطنية: "على الرغم من هذه التوقعات الرائعة للمراحل السداسية من Sc2CO2 ، فإننا لا ندرك نجاح تصنيعها حتى الآن". "بتحليل خصائصه الأساسية ، اكتشفنا مرحلة هيكلية جديدة تمامًا."

ينتج عن المرحلة الهيكلية الجديدة مواد إلكترويد جديدة. توصف المرحلة الهيكلية ثنائية الأبعاد الرقيقة الذرية على أنها أشكال مبلطة تشكل مستوى الكربون المركزي. كان الشكل الذي تم توقعه سابقًا عبارة عن شكل مسدس ، مع وجود ذرة كربون في كل قمة وواحدة في المنتصف. المواد الجديدة لها شكل يشبه المعين ، مع إلكترونات في الرؤوس وقاطع كربون - ثلاث ذرات كربون متتالية - في المنتصف.

قال رابيجر: "يعتبر الكربون أحد أكثر المواد شيوعًا على كوكبنا ، وهو مهم جدًا للكائنات الحية ، ولكن نادرًا ما يتم العثور عليه كأدوات تشذيب". "أقرب مكان توجد فيه أدوات إزالة الكربون هو الفضاء بين النجوم."

الشكل العام أقل تماثلًا من الهيكل السداسي الموصوف سابقًا ، ولكنه أكثر تناسقًا فيما يتعلق بالمستوى المركزي. يوفر هذا الهيكل خصائص فريدة نظرًا لظهور عائلة الإلكترودات الجديدة ، وفقًا لـ Raebiger.

قال رايبيجر: "تحتوي الإلكترونات على الإلكترونات كوحدة هيكلية وغالبًا ما تكون موصلات كهربائية جيدة للغاية". "المجموعة الحالية من الإلكترودات هي عوازل ، وبينما يمكن جعل معظم العوازل موصلة عن طريق إضافة أو إزالة الإلكترونات ، فإن هذه المواد تصبح ببساطة أكثر عزلًا."

تعتبر MXenes جذابة بشكل خاص كمادة ، لأنه يمكن إعادة تكوينها مع عناصر معدنية أخرى لتقديم وفرة من الخصائص ، بما في ذلك الموصلية الانضباطية ، وأشكال مختلفة من المغناطيسية ، و / أو تسريع التفاعلات الكيميائية كمحفزات. علاوة على ذلك ، فهي عبارة عن صفائح رقيقة للغاية بسماكة بضع ذرات فقط ، أي مواد ثنائية الأبعاد. تحتوي الإلكترودات المكتشفة حديثًا على إلكترونات في فراغات شبكية بين الذرات والأيونات ، والتي يمكن أن تنبعث بسهولة في الفضاء المحيط ، مثل مصادر الإلكترون لمسرعات الجسيمات الكبيرة ، وكذلك يمكن استعارتها لتحفيز تفاعل كيميائي مرغوب فيه على وجه التحديد.

قال باي: "لقد توصلنا إلى هذا الاكتشاف لأننا أردنا أن نفهم كيف تعمل هذه المواد بشكل أفضل". "إذا واجهت شيئًا لا تفهمه ، فابحث أكثر."

ومن بين المؤلفين المشاركين ويليام إسبينوزا غارسيا وجوستافو إم دالبيان ، ومركز سينسياس ناتورايس إي هيوماناس ، والجامعة الفيدرالية في أي بي سي ، البرازيل ؛ يون جو كانغ وميونغ جون هان ، قسم الفيزياء ، المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا ؛ جوهو لي ويونغ هون كيم ، قسم الهندسة الكهربائية ، المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا ؛ نوريوكي إيغاوا ، كازواكي كواهاتا ، كاورو أونو ، قسم الفيزياء في جامعة يوكوهاما الوطنية ؛ ومحمد خزائي وهيديو هوسونو ، مركز أبحاث المواد لاستراتيجية العناصر ، معهد طوكيو للتكنولوجيا. إن Espinosa-García تابعة أيضًا لـ Grupo de Investación en Modelamienot y Simulación Computacional، Facultad de Ingenierías، Universidad de San Buenaventura-Medellín.

مؤسسة إيواكي للمنح الدراسية ؛ مؤسسة ساو باولو للأبحاث ؛ المؤسسة الوطنية الكورية للبحوث ووزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات ووزارة التعليم ؛ KAIST (المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا سابقًا) ؛ وقام مركز Samsung Research Funding & Incubation التابع لشركة Samsung Electronics بتمويل هذا العمل.

####

حول جامعة يوكوهاما الوطنية
جامعة يوكوهاما الوطنية (YNU أو Yokokoku) هي جامعة يابانية وطنية تأسست عام 1949. توفر YNU للطلاب تعليمًا عمليًا باستخدام الخبرة الواسعة لأعضاء هيئة التدريس بها وتسهل المشاركة مع المجتمع العالمي. تؤدي قوة YNU في البحث الأكاديمي لعلوم التطبيق العملي إلى منشورات عالية التأثير وتساهم في البحث العلمي الدولي والمجتمع العالمي.

لمزيد من المعلومات ، يرجى الضغط هنا

جهات الاتصال:
أكيكو تسومورا

حقوق النشر © جامعة يوكوهاما الوطنية

إذا كان لديك تعليق ، من فضلك اتصل بنا لنا.

جهات إصدار النشرات الإخبارية ، وليس 7th Wave، Inc. أو Nanotechnology Now ، هي المسؤولة وحدها عن دقة المحتوى.

المرجعية: