"میوټیشن د تکامل اسرار د افشا کولو کلیدي ده. د ساده ژوندي موجوداتو څخه تر غالب بیولوژیکي ډولونو پورې د پراختیا لاره زرګونه کاله دوام کوي. مګر هر سل زره کاله په تکامل کې یو ګړندی کود دی" (چارلس زیویر، ایکس مین، 2000). که موږ په کامیکونو او فلمونو کې موجود د ساینسي افسانې ټول عناصر رد کړو ، نو د پروفیسور ایکس خبرې خورا ریښتیا دي. د یو څه پرمختګ ډیری وخت په مساوي ډول پرمخ ځي، مګر ځینې وختونه داسې کودونه شتون لري چې په ټوله پروسه خورا لوی اغیزه لري. دا نه یوازې د ډولونو په تکامل کې ، بلکه د ټیکنالوژۍ تکامل ته هم پلي کیږي ، چې اصلي چلونکی یې خلک دي ، د دوی څیړنې او اختراعات. نن ورځ موږ به د یوې مطالعې سره آشنا شو چې د دې لیکوالانو په وینا ، په نانو ټیکنالوژۍ کې ریښتیني تکامل کود دی. د شمال لویدیز پوهنتون (USA) ساینس پوهانو څنګه اداره کړه چې یو نوی دوه اړخیز هیټروسټرکچر رامینځته کړي، ولې ګرافین او بوروفین د اساس په توګه غوره شوي، او دا ډول سیسټم ممکن کوم ځانګړتیاوې ولري؟ په دې اړه د څېړنيزې ډلې راپور به موږ ته ووايي. لاړ شه.
د مطالعې اساس
موږ د "ګرافین" اصطلاح څو ځله اوریدلې ده؛ دا د کاربن دوه اړخیز تعدیل دی چې د کاربن اتوم 1 اتوم ضخامت لرونکی طبقه لري. مګر "بوروفین" خورا نادر دی. دا اصطلاح دوه اړخیزه کرسټال ته اشاره کوي چې یوازې د بوران (B) اتومونو څخه جوړ دی. د بوروفین د شتون احتمال په لومړي ځل د 90 لسیزې په مینځ کې اټکل شوی و، مګر په عمل کې دا جوړښت یوازې په 2015 کې ترلاسه شو.
د بوروفین اټومي جوړښت د مثلث او مسدس عناصرو څخه جوړ دی او د دوه-مرکز او څو-مرکز په الوتکه کې د بانډونو تر مینځ د تعامل پایله ده، کوم چې د الکترون د کمښت عناصرو لپاره خورا عام دی، چې بورون پکې شامل دي.
*د دوه مرکز او څو سینټر بانډونو په واسطه موږ کیمیاوي بانډونه معنی لرو - د اتومونو تعامل چې د یو واحد جوړښت په توګه د مالیکول یا کرسټال ثبات مشخص کوي. د مثال په توګه، د دوه مرکز دوه الیکترون بانډ هغه وخت رامینځته کیږي کله چې 2 اتومونه 2 الکترونونه شریک کړي، او د دوه مرکز درې الکترون بانډ واقع کیږي کله چې 2 اتومونه او 3 الکترونونه، او نور.
د فزیکي لید څخه، بوروفین ممکن د ګرافین په پرتله قوي او ډیر انعطاف وړ وي. دا هم په دې باور دي چې د بوروفین جوړښتونه د بیټرۍ لپاره یو اغیزمن تکمیل کیدی شي ځکه چې بوروفین لوړ ځانګړي ظرفیت او ځانګړي بریښنایی چالکتیا او د آیون ټرانسپورټ ملکیتونه لري. په هرصورت، دا مهال دا یوازې یوه نظریه ده.
شتون درې اړخیز عنصر*بورون لږترلږه 10 لري الوټروپس*. په دوه اړخیزه بڼه، ورته پولیمورفیزم* هم لیدل کیږي.
متضاد عنصر* د درې covalent بانډونو د جوړولو توان لري، چې د هغې والیت درې دی.
الوتروپي* - کله چې یو کیمیاوي عنصر د دوه یا ډیرو ساده موادو په بڼه وړاندې شي. د مثال په توګه، کاربن - الماس، ګرافین، ګرافیت، کاربن نانوټوبونه، او نور.
پولیمورفیزم* - د مادې وړتیا چې په مختلف کرسټال جوړښتونو کې شتون ولري (پولیمورفیک تعدیلات). د ساده موادو په حالت کې، دا اصطلاح د ایلوټروپی سره مترادف دی.
د دې پراخ پولیمورفیزم په پام کې نیولو سره، دا وړاندیز کیږي چې بوروفین ممکن د نوي دوه اړخیز هیټروسټریکچرونو رامینځته کولو لپاره غوره نوماند وي، ځکه چې د مختلف بورون اړیکو ترتیبات باید د جال سره مطابقت اړتیاوې آرام کړي. له بده مرغه، دا مسله پخوا د ترکیب په برخه کې د ستونزو له امله په ځانګړې توګه په تیوریکي کچه مطالعه شوې وه.
د دودیز 2D موادو لپاره چې د بلک پرت لرونکي کرسټالونو څخه ترلاسه شوي ، عمودی هیټروسټرکچرونه د میخانیکي سټیکینګ په کارولو سره احساس کیدی شي. له بلې خوا، دوه اړخیزه پس منظر هیتروسټرکچرونه د لاندې څخه پورته ترکیب پر بنسټ والړ دي. په اتومي لحاظ دقیق اړخي هیټروسټرکچرونه د هیټروجنکشن فعال کنټرول ستونزو په حل کې عالي ظرفیت لري ، په هرصورت ، د covalent bonding له امله ، د ناببره جالی میچنګ په عموم ډول د پراخه او ګډوډ انٹرفیسونو پایله لري. له همدې امله، امکانات شتون لري، مګر د هغې په تحقق کې ستونزې هم شتون لري.
په دې کار کې، څیړونکو وکولی شول چې بوروفین او ګرافین په یو دوه اړخیز هیټرو جوړښت کې مدغم کړي. د بوروفین او ګرافین تر منځ د کریسټالوګرافیک جالونو بې اتفاقي او هماهنګۍ سره سره، د کاربن او بورون په ترتیب سره په Ag(111) سبسټریټ کې د الټرا-های ویکیوم (UHV) په پایله کې نږدې اتومي پلوه دقیق اړخي هیټرو انټرفیسونه د وړاندوینې الټرایفیسټس په څیر د الټرایټ فایټس سره. .
د مطالعې چمتووالی
مخکې له دې چې د هیتروسټرکچر مطالعه وکړي، دا باید جوړ شي. د ګرافین او بوروفین وده د 1x10-10 ملیبار فشار سره په خورا لوړ ویکیوم چیمبر کې ترسره شوې.
واحد کرسټال Ag(111) سبسټریټ د بار بار د Ar+ سپټرینګ (1 x 10-5 ملیبار، 800 eV، 30 دقیقې) او حرارتي انیل کولو (550 °C، 45 دقیقو) په واسطه پاک شوی ترڅو په اټومي ډول پاک او فلیټ Ag(. 111) سطحه.
ګرافین د خالص (99,997٪) ګرافیت راډ د الکترون بیم تبخیر په واسطه کرل شوی و چې د 2.0 ملی میتر قطر سره په Ag (750) سبسټریټ باندې 111 ° C ته تودوخه د ~ 1.6 A په تودوخې جریان کې او د ~ 2 kV ګړندي ولتاژ سره تودوخه شوی. ، کوم چې د ~ 70 mA اخراج جریان او د کاربن جریان ~ 40 nA ورکوي. په چیمبر کې فشار 1 x 10-9 ملیبار و.
بوروفین د خالص (99,9999٪) بورون راډ د الکترون بیم تبخیر له لارې کرل شوی و چې په Ag (400) کې د 500-111 ° C تودوخه کې په submonolayer graphene باندې. د فیلامینټ جریان ~ 1.5 A او ګړندی ولتاژ 1.75 kV و، کوم چې د ~ 34 mA اخراج جریان او د 10 nA بورون جریان ورکوي. د بوروفین د ودې په جریان کې په چیمبر کې فشار نږدې 2 x 10-10 ملیبار و.
د مطالعې پایلې
انځور #1
په انځور کې 1A ښودل شوی STM* د کرل شوي ګرافین عکس ، چیرې چې د ګرافین ډومینونه د نقشې په کارولو سره غوره لیدل کیږي dI/dV (1B)، چیرته I и V د تونل کولو اوسني او نمونې بې ځایه کیدل دي، او d – کثافت
STM* - د تونل کولو مایکروسکوپ سکین کول.
dI/dV د نمونې نقشې موږ ته اجازه راکړه چې د Ag(111) سبسټریټ په پرتله د ګرافین ایالتونو لوړ محلي کثافت وګورو. د پخوانیو مطالعاتو سره سم، د Ag (111) سطحي حالت یو ګام ځانګړتیا لري، د مثبت انرژی په لور لیږدول کیږي. dI/dV د ګرافین طیف (1С)، کوم چې د ګرافین ایالتونو لوړ محلي کثافت تشریح کوي 1B په 0.3 eV کې
په انځور کې 1D موږ کولی شو د واحد پرت ګرافین جوړښت وګورو ، چیرې چې د شاتو جالی او د موری سوپر جوړښت*.
سوپر جوړښت* - د کریسټالین مرکب جوړښت ځانګړتیا چې په یو ټاکلي وقفه کې تکرار کیږي او پدې توګه د مختلف بدیل دورې سره نوی جوړښت رامینځته کوي.
موری* - د یو بل په سر کې د دوه دورې میش نمونو سپرپوزیشن.
په ټیټه تودوخه کې، وده د ډینډریټیک او خراب ګرافین ډومینونو رامینځته کیدو لامل کیږي. د ګرافین او لاندې سبسټریټ ترمینځ د ضعیف تعامل له امله ، د ګرافین څرخیدونکي ترتیب د لاندې Ag(111) په اړه ځانګړی ندی.
د بورون د ذخیرې وروسته، د تونل کولو مایکروسکوپي سکین کول (1E) د بوروفین او ګرافین ډومینونو ترکیب شتون وښود. همدارنګه په انځور کې د ګرافین دننه سیمې لیدل کیږي، چې وروسته د بوروفین سره د ګرافین په توګه پیژندل شوي (په انځور کې ښودل شوي) Gr/B). خطي عناصر چې په دریو لورو کې موقعیت لري او د 120 درجې زاویه سره جلا شوي هم په دې ساحه کې په ښکاره ډول لیدل کیږي (ژېړ تیرونه).
انځور #2
عکس پر 2Aهم 1Eد بورون له ذخیرې وروسته په ګرافین کې د محلي تیاره خپګان څرګندیدل تاییدوي.
د دې لپاره چې دا جوړښتونه په ښه توګه وڅیړل شي او د دوی اصلي ځای ومومي، یو بل عکس د ورته سیمې څخه اخیستل شوی، مګر د نقشې په کارولو سره | dlnI/dz| (2B)، چیرته I - د تونل اوسنی، d کثافت دی، او z - د پلټنې نمونې جلا کول (د مایکروسکوپ ستنې او نمونې ترمنځ واټن). د دې تخنیک کارول دا امکان ورکوي چې د لوړ ځایي ریزولوشن سره عکسونه ترلاسه کړي. تاسو کولی شئ د دې لپاره د مایکروسکوپ ستنې کې CO یا H2 هم وکاروئ.
د انځور انځور 2С یو انځور دی چې د STM په کارولو سره ترلاسه شوی چې د هغې ټیپ د CO سره پوښل شوی. د انځورونو پرتله کول А, В и С ښیي چې ټول اټومي عناصر د دریو نږدې روښانه مسدس په توګه تعریف شوي چې په دوه غیر مساوي لارښوونو کې لارښود شوي (په عکسونو کې سور او ژیړ مثلث).
د دې سیمې لوی انځورونه (2D) دا تاییدوي چې دا عناصر د بورون ډوپینټ ناپاکۍ سره موافق دي، دوه ګرافین سبلاټیکونه اشغال کړي، لکه څنګه چې د سپرمپوز شوي جوړښتونو لخوا اشاره شوې.
د مایکروسکوپ ستنې CO کوټینګ دا ممکنه کړې چې د بوروفین شیټ جیومیټریک جوړښت څرګند کړي (2E)، چې دا به ناشونې وي که چیرې ستنه د CO کوټینګ پرته معیاري (فلزي) وي.
انځور #3
د بوروفین او ګرافین تر مینځ د اړخونو هیټرو انټرفیسونو رامینځته کول (3A) باید واقع شي کله چې بوروفین د ګرافین ډومینونو سره نږدې وده وکړي چې دمخه بورون لري.
ساینس پوهان یادونه کوي چې د ګرافین-hBN (ګرافین + بورون نایټرایډ) پر بنسټ د لیټرال هیټرو انټرفیسونه د جالونو تسلسل لري، او هیټروجنکشنونه د انتقالي فلزي ډیچلکوجینایډونو پر بنسټ همغږي لري. د ګرافین / بوروفین په حالت کې، وضعیت یو څه توپیر لري - دوی د جال سټینټ یا کرسټال توازن په شرایطو کې لږترلږه ساختماني ورته والی لري. په هرصورت، د دې سره سره، وروسته ګرافین/بوروفین هیټرو انټرفیس تقریبا کامل اټومي ثبات څرګندوي، د بورون قطار (B-row) لارښوونو سره د ګرافین (ZZ) لارښوونو سره سمون لري.3A). پر 3B د هیټرو انټرفیس د ZZ سیمې یو لوی شوی عکس ښودل شوی (نیلي کرښې د بورون کاربن کوولنټ بانډونو سره مطابقت لرونکي انٹرفیسیل عناصر په ګوته کوي).
څرنګه چې بوروفین د ګرافین په پرتله په ټیټ حرارت کې وده کوي، د ګرافین ډومین څنډې د بوروفین سره د هیټرو انټرفیس جوړولو په وخت کې د لوړ خوځښت احتمال نلري. له همدې امله، نږدې اتومي دقیق هیټرو انټرفیس احتمال لري چې د څو سایټ بورون بانډونو مختلف تشکیلاتو او ځانګړتیاو پایله وي. د تونل کولو سپیکٹروسکوپي سپیکٹرا سکین کول (3С) او توپیري تونل چلښت (3D) ښیي چې د ګرافین څخه بوروفین ته بریښنایی لیږد د ~5 Å په فاصله کې د هیڅ لید لید حالت پرته پیښیږي.
په انځور کې 3E ښودل شوي درې سکیننګ تونل کولو سپیکٹروسکوپي سپیکٹرا په 3D کې د دریو ډیش شوي لینونو سره اخیستل شوي ، کوم چې دا تاییدوي چې دا لنډ بریښنایی لیږد د ځایی انٹرفیسیل جوړښتونو سره حساس دی او د بوروفین - سلور انٹرفیسونو سره د پرتله کولو وړ دی.
انځور #4
ګرافین تعامل* مخکې هم په پراخه کچه مطالعه شوې وه، مګر د ریښتیني 2D شیټونو کې د انټرکلینټ بدلول نسبتا نادر دي.
تعامل* - د نورو مالیکولونو یا مالیکولونو ګروپونو تر مینځ د مالیکول یا د مالیکولونو ګروپ د بیرته راګرځیدو وړ شاملول.
د بورون کوچنۍ اټومي وړانګې او د ګرافین او Ag(111) ترمنځ ضعیف تعامل د بورون سره د ګرافین احتمالي تعامل وړاندیز کوي. په انځور کې 4A شواهد نه یوازې د بورون د تعامل په اړه وړاندې کیږي، بلکې د عمودی بوروفین - ګرافین هیټروسټرکچرونو رامینځته کیدو په اړه هم وړاندې کیږي، په ځانګړې توګه د ګرافین لخوا محاصره مثلثي ډومینونه. په دې مثلثي ډومین کې لیدل شوي د شاتو د جامو جال د ګرافین شتون تاییدوي. په هرصورت، دا ګرافین د شاوخوا ګرافین په پرتله -50 meV کې د ایالتونو ټیټ محلي کثافت ښیې (4B). په مستقیم ډول په Ag(111) کې د ګرافین په پرتله، په سپیکٹرم کې د ایالتونو د لوړ محلي کثافت هیڅ شواهد شتون نلري. dI/dV (4C، نیلي منحنی)، د Ag(111) سطحي حالت سره مطابقت لري، د بورون د تعامل لومړی ثبوت دی.
همدارنګه، لکه څنګه چې د جزوی تعامل لپاره تمه کیده، د ګرافین جالی د ګرافین او مثلثي سیمې ترمنځ د اړخ انٹرفیس په اوږدو کې دوام لري (4D - د مستطیل ساحې سره مطابقت لري 4A, په سور نقطه کرښه کې دایره شوې). د مایکروسکوپ ستنې کې د CO په کارولو یو عکس هم د بورون بدیل ناپاکۍ شتون تایید کړ (4E - د مستطیل ساحې سره مطابقت لري 4A, په ژېړ ټکي شوي کرښه کې ګردي).
د مایکروسکوپ ستنې پرته له کوم پوښښ څخه هم د تحلیل په جریان کې کارول شوي. په دې حالت کې، د یو اړخیز خطي عناصرو نښې نښانې د 5 Å دوره سره په متقابل ګرافین ډومینونو کې ښکاره شوې (4F и 4G). دا یو اړخیز جوړښتونه د بوروفین ماډل کې د بورون قطارونو سره ورته دي. د ګرافین سره د اړونده نقطو سیټ سربیره، فویریر د عکس بدلوي 4G د 3 Å x 5 Å مستطیل جالی (4H)، کوم چې د بوروفین ماډل سره خورا ښه موافقه ده. برسېره پردې، د خطي عناصرو د لړۍ درې اړخیزه لید لیدل شوی (1E) د بوروفین شیټونو لپاره د ورته اصلي جوړښت سره ښه موافق دی.
دا ټولې مشاهدې په کلکه د Ag څنډو ته نږدې د بوروفین لخوا د ګرافین متقابل عمل وړاندیز کوي ، چې په پایله کې د عمودی بوروفین – ګرافین هیټروسټریکچرونو رامینځته کیدو لامل کیږي ، کوم چې د ګرافین لومړني پوښښ زیاتولو سره په ګټور ډول احساس کیدی شي.
4I د عمودی heterostructure یو سکیماتیک نمایش دی 4H، چیرې چې د بورون قطار (ګلابي تیر) سمت د ګرافین (تور تیر) د زیګزګ سمت سره نږدې سره سمون لري ، پدې توګه د څرخي متناسب عمودی هیټرو جوړښت رامینځته کوي.
د مطالعې د باریکیو په اړه د لا زیاتو مفصلو پوهیدو لپاره ، زه وړاندیز کوم چې یو نظر وګورم и ورته
اییلیلوم
دې څیړنې ښودلې چې بوروفین د ګرافین سره د شاور او عمودی هیټروسټریکچرونو جوړولو وړتیا لري. دا ډول سیسټمونه د نانو ټیکنالوژۍ، انعطاف وړ او د اغوستلو وړ برقیاتو کې کارول شوي دوه اړخیز عناصرو نوي ډولونو پراختیا کې کارول کیدی شي، او همدارنګه د سیمیک کنډکټرونو نوي ډولونه.
پخپله څیړونکي پدې باور دي چې د دوی پراختیا ممکن د بریښنایی اړوند ټیکنالوژیو لپاره یو پیاوړی فشار وي. په هرصورت، دا لاهم ستونزمنه ده چې د ډاډ لپاره ووایو چې د دوی خبرې به پیغمبر شي. په اوس وخت کې ، لاهم د څیړنې ، پوهیدو او اختراع کولو لپاره ډیر څه شتون لري ترڅو هغه ساینسي افسانې نظرونه چې د ساینس پوهانو ذهنونه ډکوي یو بشپړ حقیقت شي.
د لوستلو لپاره مننه ، لیواله اوسئ او یوه ښه اونۍ هلکان ولرئ. 🙂
له موږ سره د پاتې کیدو لپاره مننه. ایا تاسو زموږ مقالې خوښوي؟ غواړئ نور په زړه پورې مینځپانګه وګورئ؟ د امر په ورکولو یا ملګرو ته وړاندیز کولو سره زموږ ملاتړ وکړئ ، د ننوتلو کچې سرورونو ځانګړي انلاګ کې د هابر کاروونکو لپاره 30٪ تخفیف ، کوم چې زموږ لخوا ستاسو لپاره اختراع شوی و: (د RAID1 او RAID10 سره شتون لري، تر 24 کور پورې او تر 40GB DDR4 پورې).
Dell R730xd 2 ځله ارزانه؟ یوازې دلته په هالنډ کې! ډیل R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - له $ 99 څخه! په اړه ولولئ
سرچینه: www.habr.com