“Ny fiovan'ny toetr'andro no fanalahidy hamahana ny misterin'ny evolisiona. Maharitra an'arivony taona ny lalan'ny fivoarana manomboka amin'ny zavamananaina tsotra indrindra mankany amin'ny karazam-biolojika lehibe indrindra. Saingy isaky ny zato arivo taona dia misy fisondrotana maranitra eo amin'ny evolisiona" (Charles Xavier, X-Men, 2000). Raha ariana daholo ireo singa science-fiction rehetra ao amin'ny tantara an-tsary sy ny sarimihetsika, dia marina tokoa ny tenin'ny Profesora X. Ny fivoaran'ny zavatra iray dia mandeha mitovitovy amin'ny ankamaroan'ny fotoana, saingy indraindray dia misy fitsambikinana izay misy fiantraikany lehibe amin'ny dingana manontolo. Tsy mihatra amin'ny fivoaran'ny karazam-biby ihany izany, fa amin'ny fivoaran'ny teknolojia ihany koa, ny tena mahatonga azy ireo dia ny olona, ny fikarohana sy ny famoronana. Androany isika dia hifankafantatra amin'ny fanadihadiana iray izay, araka ny filazan'ny mpanoratra azy, dia tena fiantombohan'ny evolisiona amin'ny nanotechnology. Ahoana no nahavitan'ny mpahay siansa avy ao amin'ny Oniversiten'i Northwestern (Etazonia) namorona heterostructure roa dimanjato vaovao, nahoana ny graphene sy borophene no nofidina ho fototra, ary inona no toetra mety ananan'ny rafitra toy izany? Ny tatitry ny vondrona mpikaroka dia hilaza amintsika momba izany. Mandehana.
Fototry ny fianarana
Imbetsaka isika no nandre ny teny hoe "graphene", fanovàna amin'ny lafiny roa amin'ny karbaona izy io, misy sosona atôma karbônina misy atoma 1 matevina. Fa ny "borofen" dia tena tsy fahita firy. Ity teny ity dia manondro kristaly miendrika roa izay misy atôma boron (B) irery ihany. Ny mety hisian'ny borophene dia nambara mialoha tamin'ny tapaky ny taona 90, saingy tamin'ny fampiharana io rafitra io dia tsy nahazo afa-tsy tamin'ny taona 2015.
Ny firafitry ny atomika amin'ny borophene dia misy singa telozoro sy hexagonal ary vokatry ny fifandraisana misy eo amin'ny fatorana roa-center sy multi-centre in-plane, izay tena mahazatra amin'ny singa tsy ampy elektronika, izay ahitana boron.
*Ny fatorana roa-center sy multicenter dia midika hoe fatorana simika - fifandraisan'ny atôma izay mampiavaka ny fahamarinan'ny molekiola na kristaly ho rafitra tokana. Ohatra, ny fifamatorana elektrôna roa-fototra roa dia mitranga rehefa misy atôma 2 mizara elektronika 2, ary misy fatorana elektronika telo-fototra roa rehefa misy atôma 2 sy 3 elektronika, sns.
Amin'ny fomba fijery ara-batana, ny borophene dia mety ho matanjaka sy malefaka kokoa noho ny graphene. Inoana ihany koa fa ny rafitra borophene dia mety ho famenon'ny bateria satria ny borophene dia manana fahaiza-manao manokana manokana sy conductivity elektronika tokana ary fananana fitaterana ion. Na izany aza, amin'izao fotoana izao dia teoria fotsiny izany.
Ny hoe singa trivalent*, manana 10 farafahakeliny ny boron alotropes*. Amin'ny endrika roa dimension, mitovy polymorphisme * dia tazana koa.
Element trivalent* afaka mamorona fatorana covalent telo, ny valencia dia telo.
Alotropia* - rehefa misy singa simika iray azo aseho amin'ny endrika akora tsotra roa na maromaro. Ohatra, karbaona - diamondra, graphene, graphite, nanotubes karbona, sns.
Polymorphisme* - ny fahafahan'ny zavatra iray misy amin'ny rafitra kristaly samihafa (fanovana polymorphique). Raha ny zavatra tsotra, io teny io dia mitovy amin'ny alotropy.
Raha jerena ity polymorphisme midadasika ity, dia soso-kevitra fa ny borophene dia mety ho kandidà tsara indrindra amin'ny famoronana heterostructure roa dimensional, satria ny fanamafisana ny fatorana boron samihafa dia tokony hampitony ny fepetra mifanaraka amin'ny lattice. Indrisy anefa fa io olana io dia nodinihina manokana tamin'ny ambaratonga teorika noho ny fahasarotana amin'ny synthesis.
Ho an'ny fitaovana 2D mahazatra azo avy amin'ny kristaly misy sosona marobe, ny heterostructure mitsangana dia azo tanterahina amin'ny alàlan'ny fametrahana mekanika. Amin'ny lafiny iray, ny heterostructures amin'ny lafiny roa dia mifototra amin'ny synthesis ambany. Ny heterostructures lateral atomika mazava tsara dia manana hery lehibe amin'ny famahana ny olana amin'ny fanaraha-maso fiasa heterojunction, na izany aza, noho ny fatorana covalent, ny fampifanarahana ny lattice tsy tonga lafatra dia matetika miteraka fifandraisana midadasika sy mikorontana. Noho izany, misy ny mety, saingy misy ihany koa ny olana amin'ny fanatanterahana izany.
Amin'ity asa ity, ny mpikaroka dia nahavita nampiditra borophene sy graphene ho heterostructure roa dimensional. Na dia eo aza ny tsy fitovian'ny mason-tsivana kristaly sy ny asymmetrika eo amin'ny borophene sy ny graphene, ny fametrahana ny karbônina sy ny boron amin'ny substrate Ag (111) eo ambanin'ny vacuum ultra-high (UHV) dia miteraka heterointerfaces lateral saika atomika miaraka amin'ny fampifanarahana ny lattice efa voalaza mialoha, ary koa ny heterointerfaces mitsangana. .
Fiomanana amin’ny fianarana
Alohan'ny handinihana ny heterostructure dia tsy maintsy noforonina izany. Ny fitomboan'ny graphene sy borophene dia natao tao amin'ny efitrano banga avo indrindra miaraka amin'ny tsindry 1x10-10 millibars.
Ny substrate Ag (111) kristaly tokana dia nodiovina tamin'ny alàlan'ny tsingerin'ny Ar + sputtering (1 x 10-5 millibar, 800 eV, 30 minitra) ary ny fanalefahana mafana (550 ° C, 45 minitra) mba hahazoana Ag (111 ° C, XNUMX minitra) XNUMX) ambonin'ny tany. .
Graphene dia nitombo tamin'ny alàlan'ny fandoroana taratra elektronika avy amin'ny tsora-kazo madio (99,997%) misy savaivony 2.0 mm eo amin'ny substrate Ag (750) nafanaina hatramin'ny 111 ° C tamin'ny alàlan'ny fanafanana ~ 1.6 A sy ny voltase haingana ~ 2 kV. , izay manome ny emission ankehitriny ~ 70 mA sy karbônina flux ~ 40 nA. Ny tsindry tao amin'ny efitrano dia 1 x 10-9 millibars.
Borophene dia nitombo tamin'ny alàlan'ny fandotoana ny taratra elektronika amin'ny tsorakazo boron madio (99,9999%) amin'ny graphene submonolayer amin'ny Ag (400) nafanaina hatramin'ny 500-111 ° C. Ny filamenta ankehitriny dia ~ 1.5 A ary ny accelerating malefaka dia 1.75 kV, izay manome ny emission ankehitriny ~ 34 mA sy ny boron flux ny ~ 10 nA. Ny tsindry tao amin'ny efitrano nandritra ny fitomboan'ny borophene dia manodidina ny 2 x 10-10 millibars.
Valin'ny fikarohana
Sary #1
Ao amin'ny sary 1A naseho STM* sarin'ny graphene lehibe, izay ahitana ny sehatra graphene tsara indrindra amin'ny fampiasana sarintany dI/dV (1V) aiza I и V dia ny tonelina sy ny fifindran'ny santionany, ary d - hakitroky.
STM* - fitarafana mikraoskaopy tonelina.
dI/dV Ny sarintanin'ny santionany dia namela anay hahita ny haavon'ny graphene eo an-toerana ambony kokoa raha oharina amin'ny substrate Ag (111). Mifanaraka amin'ny fanadihadiana teo aloha, ny toetran'ny Ag (111) dia manana toetran'ny dingana iray, navadika ho angovo tsara amin'ny alàlan'ny dI/dV spectrum ny graphene (1S), izay manazava ny hakitroky ambony eo an-toerana amin'ny fanjakana graphene on 1V ny 0.3ev.
Ao amin'ny sary 1D Hitantsika ny firafitry ny graphene sosona tokana, izay misy ny toho-tantely makarakara sy moiré superstructure*.
Superstructure* - endriky ny firafitry ny fitambarana kristaly izay miverimberina amin'ny elanelam-potoana iray ka mamorona rafitra vaovao miaraka amin'ny vanim-potoana mifandimby.
Moire* - fametrahana lamina harato ara-potoana roa mifanandrify.
Amin'ny mari-pana ambany kokoa, ny fitomboana dia mitarika amin'ny fiforonan'ny sehatra dendritika sy graphene misy kilema. Noho ny fifandraisana malemy eo amin'ny graphene sy ny substrate fototra, dia tsy miavaka ny fampifanarahana fihodinan'ny graphene amin'ny Ag (111).
Taorian'ny fametrahana boron, scanning tunneling microscopy (1E) dia nampiseho ny fisian'ny fitambaran'ny sehatra borophene sy graphene. Hita amin'ny sary ihany koa ny faritra ao anatin'ny graphene, izay fantatra taty aoriana ho graphene intercalated amin'ny borophene (voatondro amin'ny sary). Gr/B). Ny singa tsipika miompana amin'ny lalana telo ary misaraka amin'ny zoro 120 ° dia hita mazava tsara amin'ity faritra ity (zana-tsipìka mavo).
Sary #2
Sary eo amin'ny 2A, ary koa 1E, manamarina ny fisehoan'ny fahaketrahana maizina eo an-toerana ao amin'ny graphene aorian'ny fametrahana boron.
Mba handinihana tsara ireo firafitry ireo sy hamantarana ny niaviany, dia nisy sary hafa nalaina tamin'io faritra io ihany, saingy nampiasa sarintany |dlnI/dz| (2B), aiza I - tonelina, d dia ny hakitroky, ary z - fisarahana probe-sample (ny elanelana misy eo amin'ny fanjaitra mikraoskaopy sy ny santionany). Ny fampiasana an'io teknika io dia ahafahana mahazo sary miaraka amin'ny famaha avo lenta. Azonao atao koa ny mampiasa CO na H2 amin'ny fanjaitra mikraoskaopy hanaovana izany.
Image Image 2S dia sary azo tamin'ny fampiasana STM izay nofonosina CO ny tendrony. Fampitahana sary А, В и С dia mampiseho fa ny singa atomika rehetra dia faritana ho hexagona mamirapiratra telo mifanakaiky amin'ny lalana roa tsy mitovy (telozoro mena sy mavo amin'ny sary).
Sary lehibe amin'ity faritra ity (2D) dia manamafy fa ireo singa ireo dia mifanaraka amin'ny fahalotoan'ny boron dopant, mibodo ny grafena roa sublattices, araka ny asehon'ireo rafitra superimposed.
Ny coating CO amin'ny fanjaitra mikraoskaopy dia nahafahana nanambara ny rafitra geometrika amin'ny takelaka borophene (2E), izay tsy ho vita raha ny fanjaitra dia mahazatra (metaly) tsy misy CO coating.
Sary #3
Ny fananganana heterointerfaces lateral eo anelanelan'ny borophene sy graphene (3A) dia tokony hitranga rehefa mitombo ny borophene eo akaikin'ny sehatra graphene izay efa misy boron.
Mampahatsiahy ny mpahay siansa fa ny lateral heterointerfaces mifototra amin'ny graphene-hBN (graphene + boron nitride) dia manana fiovaovan'ny lattice, ary ny heterojunctions mifototra amin'ny dichalcogenides metaly tetezamita dia manana tsy fitoviana symmetry. Raha ny momba ny graphene / borophene dia hafa kely ny toe-javatra - manana fitovizana ara-drafitra kely izy ireo amin'ny resaka lattice constants na symmetry kristaly. Na izany aza, na dia eo aza izany, ny lateral graphene / borophene heterointerface dia mampiseho ny tsy fitovian'ny atomika tonga lafatra, miaraka amin'ny tsipika boron (B-row) dia mifanaraka amin'ny zigzag (ZZ) ny graphene (3A). Amin'ny 3V sary nohabeazina amin'ny faritra ZZ amin'ny heterointerface dia aseho (ny tsipika manga dia manondro singa interfacial mifanaraka amin'ny fatorana covalent boron-carbon).
Satria ny borophene dia mitombo amin'ny hafanana ambany kokoa raha oharina amin'ny graphene, ny sisin'ny sehatra graphene dia tsy azo inoana fa manana fihetsehana avo lenta rehefa mamorona heterointerface amin'ny borophene. Noho izany, ny heterointerface saika mitovy amin'ny atomika dia azo inoana fa vokatry ny fanamafisam-peo samihafa sy ny toetran'ny fatorana boron marobe. Fandinihana ny spectroscopy tonelina (3S) sy ny conductivity tonelina differential (3D) dia mampiseho fa ny fifindrana elektronika avy amin'ny graphene mankany amin'ny borophene dia mitranga amin'ny halavirana ~ 5 Å tsy misy fanjakana interface tsara.
Ao amin'ny sary 3E Aseho ny spectroscopy tonelina fitarafana telo nalaina tamin'ireo tsipika telo tapaka amin'ny 3D, izay manamafy fa ity fifindrana elektronika fohy ity dia tsy mahatsikaritra ny rafitra interfacial eo an-toerana ary azo ampitahaina amin'ny fifandraisana amin'ny borophene-silver.
Sary #4
Graphene intercalation* efa nodinihina be ihany koa teo aloha, saingy tsy dia fahita firy ny fiovan'ny intercalants ho takelaka 2D marina.
Intercalation* - fampidirana molekiola na vondron'ny molekiola azo averina eo anelanelan'ny molekiola na vondron'ny molekiola hafa.
Ny radius atomika kely amin'ny boron sy ny fifandraisana malemy eo amin'ny graphene sy Ag (111) dia manoro hevitra ny mety hisian'ny intercalation ny graphene amin'ny boron. Ao amin'ny sary 4A Ny porofo dia tsy vitan'ny hoe intercalation boron, fa koa ny fananganana heterostructures borophene-graphene mitsangana, indrindra ireo sehatra telozoro voahodidin'ny graphene. Manamafy ny fisian'ny graphene ny mason-tantely hita amin'io sehatra telozoro io. Na izany aza, ity graphene ity dia mampiseho ny hakitroky ny fanjakana eo an-toerana ambany kokoa amin'ny -50 meV raha oharina amin'ny graphene manodidina (4V). Raha ampitahaina amin'ny graphene mivantana amin'ny Ag (111), dia tsy misy porofo momba ny haavon'ny fanjakana eo an-toerana ao amin'ny spectrum. dI/dV (4C, curve manga), mifanandrify amin'ny fanjakana ambonin'ny Ag(111), no porofo voalohany amin'ny intercalation boron.
Ary koa, araka ny andrasana amin'ny intercalation ampahany, ny mason-koditra graphene dia mijanona ho mitohy manerana ny fifandraisana lateral eo anelanelan'ny graphene sy ny faritra telozoro (4D - mifanitsy amin'ny faritra mahitsizoro eo 4A, voahodidin'ny tsipika mena). Ny sary iray mampiasa CO amin'ny fanjaitra mikraoskaopy dia nanamafy ihany koa ny fisian'ny loto fanoloana boron (4E - mifanitsy amin'ny faritra mahitsizoro eo 4A, voahodidina tsipika misy teboka mavo).
Ny fanjaitra mikraoskaopy tsy misy coating dia nampiasaina nandritra ny famakafakana. Amin'ity tranga ity, ny famantarana ny singa linear dimensional iray misy fe-potoana 5 Å dia naseho tao amin'ny sehatra graphene intercalated (4F и 4G). Ireo rafitra tokana ireo dia mitovy amin'ny andalana boron amin'ny modely borophene. Ankoatra ireo teboka mifanandrify amin'ny graphene, ny fiovan'ny Fourier ny sary ho 4G mampiseho teboka orthogonal roa mifanitsy amin'ny makarakara mahitsizoro 3 Å x 5 Å (4H), izay mifanaraka tsara amin'ny modely borophene. Ankoatr'izay, ny orientation triple hita amin'ny laharan'ny singa linear (1E) miombon-kevitra tsara amin'ilay rafitra mibahan-toerana hita amin'ny takelaka borophene.
Ireo fanamarihana rehetra ireo dia manoro hevitra mafy ny intercalation ny graphene amin'ny borophene eo akaikin'ny sisin'ny Ag, izay mitarika ho amin'ny fananganana heterostructures borophene-graphene mitsangana, izay azo amboarina tsara amin'ny fampitomboana ny fandrakofana voalohany ny graphene.
4I dia fanehoana schematic amin'ny heterostructure mitsangana eo 4H, izay mifanandrify akaiky amin'ny lalana zigzag an'ny graphene (zana-tsipìka mainty) ny lalan'ny boron (zana-tsipìka mavokely), ka mamorona heterostructure mitsangana miodina mifandanja.
Ho an'ny fahatakarana bebe kokoa momba ny nuances amin'ny fianarana dia manoro hevitra aho ny hijery и ho azy.
epilogue
Ity fandinihana ity dia naneho fa ny borophene dia afaka mamorona heterostructure lateral sy mitsangana miaraka amin'ny graphene. Ny rafitra toy izany dia azo ampiasaina amin'ny fampivoarana karazana singa roa-dimensional vaovao ampiasaina amin'ny nanotechnology, elektronika malefaka sy azo ampiasaina, ary koa ireo karazana semiconductor vaovao.
Ny mpikaroka dia mino fa ny fivoaran'izy ireo dia mety ho fanosehana mahery vaika ho an'ny teknolojia mifandraika amin'ny elektronika. Na izany aza, dia mbola sarotra ny milaza marina fa ho lasa faminaniana ny teniny. Amin'izao fotoana izao dia mbola betsaka ny fikarohana sy takarina ary noforonina mba ho tena zava-misy tanteraka ireo hevitra foronina siantifika mameno ny sain'ny mpahay siansa ireo.
Misaotra namaky, mijanòna liana ary mirary herinandro mahafinaritra ry zalahy. 🙂
Misaotra anao nijanona niaraka taminay. Tianao ve ny lahatsoratray? Te-hahita votoaty mahaliana kokoa? Tohano izahay amin'ny fametrahana baiko na fanolorana amin'ny namana, fihenam-bidy 30% ho an'ny mpampiasa Habr amin'ny analogue tokana amin'ny mpizara ambaratonga fidirana, izay noforoninay ho anao: (misy miaraka amin'ny RAID1 sy RAID10, hatramin'ny 24 cores ary hatramin'ny 40GB DDR4).
Dell R730xd in-2 mora kokoa? Eto ihany any Holandy! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - manomboka amin'ny $99! Vakio ny momba ny
Source: www.habr.com