"ميوٽيشن ارتقاء جي اسرار کي ختم ڪرڻ جي ڪنجي آهي. ترقيءَ جو رستو آسان ترين جاندارن کان وٺي غالب حياتياتي نسلن تائين ھزارين سالن تائين ھلندو آھي. پر هر سؤ هزار سالن ۾ ارتقاءَ ۾ هڪ تيز ٽپو اڳتي آهي“ (چارلس زيويئر، ايڪس-مين، 2000). جيڪڏهن اسان مزاحيه ۽ فلمن ۾ موجود سڀني سائنس فڪشن عناصر کي رد ڪريون ٿا، ته پروفيسر ايڪس جا لفظ بلڪل صحيح آهن. ڪنهن به شيءِ جي ترقي گهڻو ڪري هڪجهڙائي سان اڳتي وڌندي آهي، پر ڪڏهن ڪڏهن اهڙا جمپ به هوندا آهن جن جو سڄي عمل تي وڏو اثر پوندو آهي. اهو لاڳو ٿئي ٿو نه رڳو نسلن جي ارتقاء تي، پر ٽيڪنالاجي جي ارتقاء تي پڻ، جنهن جو بنيادي ڊرائيور ماڻهو، انهن جي تحقيق ۽ ايجادون آهن. اڄ اسان هڪ مطالعي سان واقف ٿينداسين، ان جي ليکڪن جي مطابق، نانو ٽيڪنالاجي ۾ هڪ حقيقي ارتقائي ليپ آهي. نارٿ ويسٽرن يونيورسٽي (آمريڪا) جا سائنسدان ڪيئن هڪ نئون ٻه طرفي هيٽرسٽرڪچر ٺاهڻ جو انتظام ڪيو، گرافيني ۽ بوروفين کي بنياد ڇو چونڊيو ويو، ۽ اهڙي نظام ۾ ڪهڙيون خاصيتون ٿي سگهن ٿيون؟ تحقيقي گروپ جي رپورٽ اسان کي ان بابت ٻڌائي ويندي. وڃ.
تحقيق جو بنياد
اسان لفظ ”گرافين“ ڪيترائي ڀيرا ٻڌو آهي؛ اهو ڪاربان جي هڪ ٻه طرفي ترميم آهي، جنهن ۾ ڪاربان جي ايٽم 1 ايٽم ٿلهي جي هڪ پرت هوندي آهي. پر "بوروفين" انتهائي ناياب آهي. هي اصطلاح هڪ ٻه طرفي ڪرسٽل ڏانهن اشارو ڪري ٿو جنهن ۾ صرف بورون (B) جوهر شامل آهن. borophene جي وجود جو امڪان پهريون ڀيرو 90s جي وچ ۾ واپس اڳڪٿي ڪئي وئي هئي، پر عملي طور تي هن جوڙجڪ صرف 2015 ۾ حاصل ڪيو ويو.
بوروفين جو ايٽمي ڍانچو ٽڪنڊي ۽ هيڪساگونل عنصرن تي مشتمل هوندو آهي ۽ اهو ٻن سينٽرن ۽ ملٽي سينٽر ان-پلين بانڊز جي وچ ۾ رابطي جو نتيجو آهي، جيڪو اليڪٽران جي گھٽتائي وارن عنصرن لاءِ تمام عام آهي، جنهن ۾ بورون شامل آهن.
*ٻن سينٽرن ۽ ملٽي سينٽر بانڊن مان اسان جو مطلب آهي ڪيميائي بانڊز - ايٽم جو تعامل جيڪي هڪ ڍانچي جي طور تي ماليڪيول يا ڪرسٽل جي استحڪام کي خاص ڪن ٿا. مثال طور، هڪ ٻه-مرڪز ٻه-اليڪٽران بانڊ تڏهن ٿيندو آهي جڏهن 2 ايٽم 2 اليڪٽرانن کي شيئر ڪن ٿا، ۽ هڪ ٻه مرڪز ٽي اليڪٽران بانڊ تڏهن ٿئي ٿو جڏهن 2 ايٽم ۽ 3 اليڪٽران وغيره.
جسماني نقطي نظر کان، بوروفين گرافين کان وڌيڪ مضبوط ۽ لچڪدار ٿي سگهي ٿو. اهو پڻ مڃيو وڃي ٿو ته بوروفين جي جوڙجڪ بيٽرين لاءِ هڪ مؤثر مڪمل ٿي سگهي ٿي ڇاڪاڻ ته بوروفين ۾ اعليٰ مخصوص صلاحيت ۽ منفرد برقي چالکائي ۽ آئن ٽرانسپورٽ جا خاصيتون آهن. بهرحال، هن وقت اهو صرف هڪ نظريو آهي.
هئڻ غير معمولي عنصر*بورون گهٽ ۾ گهٽ 10 آهي الاٽروپس*. ٻه طرفي شڪل ۾، هڪجهڙائي پوليمورفيزم* پڻ مشاهدو ڪيو ويندو آهي.
متضاد عنصر* ٽي covalent بانڊ ٺاهڻ جي قابل، جن جي ويڪرائي ٽي آهي.
الاٽروپي* - جڏهن هڪ ڪيميائي عنصر ٻن يا وڌيڪ سادي مادي جي صورت ۾ پيش ڪري سگهجي ٿو. مثال طور، ڪاربان - هيرا، گرافيني، گرافائٽ، ڪاربان نانوٽوبس وغيره.
پوليمورفيزم* - مختلف ڪرسٽل ڍانچي ۾ موجود مواد جي صلاحيت (پوليمورفڪ تبديليون). سادي مادي جي صورت ۾، هي اصطلاح allotropy سان مترادف آهي.
هن وسيع پوليمورفيزم کي نظر ۾ رکندي، اهو تجويز ڪيو ويو آهي ته بوروفين نئين ٻه-dimensional heterostructures ٺاهڻ لاءِ هڪ بهترين اميدوار ٿي سگهي ٿو، ڇاڪاڻ ته مختلف بورون بانڊنگ ترتيبن کي لٽيس ميچنگ گهرجن کي آرام ڪرڻ گهرجي. بدقسمتي سان، هي مسئلو اڳ ۾ اڀياس ۾ مشڪلاتن جي ڪري نظرياتي سطح تي خاص طور تي اڀياس ڪيو ويو.
بلڪ پرت واري ڪرسٽل مان حاصل ڪيل روايتي 2D مواد لاءِ، عمودي هيٽرسٽرڪٽرز کي ميڪيڪل اسٽيڪنگ استعمال ڪندي محسوس ڪري سگهجي ٿو. ٻئي طرف، ٻه طرفي پسمانده هيٽرو اسٽريچرس هيٺيون مٿي جي جوڙجڪ تي ٻڌل آهن. ايٽمي طور تي صحيح پسمانده heterostructures heterojunction فنڪشنل ڪنٽرول جي مسئلن کي حل ڪرڻ ۾ وڏي صلاحيت رکن ٿا، جڏهن ته، covalent bonding جي ڪري، نامڪمل لٽيس ميلاپ عام طور تي وسيع ۽ بي ترتيب ٿيل انٽرفيس جي نتيجي ۾. تنهن ڪري، امڪان آهي، پر ان کي محسوس ڪرڻ ۾ پڻ مسئلا آهن.
هن ڪم ۾، محقق بوروفين ۽ گرافين کي هڪ ٻه-dimensional heterostructure ۾ ضم ڪرڻ ۾ مدد ڪئي. بوروفين ۽ گرافين جي وچ ۾ ڪرسٽللوگرافڪ لٽيس جي ميلاپ ۽ همراهيءَ جي باوجود، الٽرا هاءِ ويڪيوم (UHV) هيٺ هڪ Ag (111) سبسٽرٽ تي ڪاربان ۽ بوران جو ترتيب وار جمع ٿيڻ جي نتيجي ۾ تقريباً ايٽمي طور تي صحيح پسمانده هيٽرو انٽرفيس ۾ اڳڪٿي ڪئي وئي آهي. .
مطالعي جي تياري
Heterostructure جو مطالعو ڪرڻ کان اڳ، ان کي ٺھيل ٿيڻو پوندو. گرافيني ۽ بوروفين جي واڌ کي الٽرا هاءِ ويڪيوم چيمبر ۾ 1x10-10 مليبار جي دٻاءَ سان ڪيو ويو.
سنگل ڪرسٽل Ag(111) سبسٽريٽ کي بار بار Ar+ اسپٽرنگ (1 x 10-5 مليبار، 800 eV، 30 منٽ) ۽ ٿرمل اينيلنگ (550 °C، 45 منٽ) ذريعي صاف ڪيو ويو ته جيئن ايٽمي طور تي صاف ۽ فليٽ Ag( 111) مٿاڇري..
گرافين هڪ خالص (99,997%) گرافائٽ راڊ جي اليڪٽران بيم جي بخارات ذريعي وڌيو ويو جنهن جو قطر 2.0 ملي ميٽر تي هڪ Ag (750) سبسٽريٽ تي 111 °C تي گرم ڪيو ويو ~ 1.6 A جي حرارتي ڪرنٽ تي ۽ هڪ تيز رفتار وولٽيج ~ 2 kV ، جيڪو ~ 70 mA ۽ ڪاربان فلڪس ~ 40 nA جو اخراج وارو وهڪرو ڏئي ٿو. چيمبر ۾ دٻاء 1 x 10-9 مليبار هو.
Borophene 99,9999-400 °C تي گرم ٿيل Ag (500) تي هڪ خالص (111٪) بورون راڊ جي اليڪٽران بيم جي بخارن جي ذريعي وڌو ويو. فيلامينٽ ڪرنٽ ~ 1.5 A هو ۽ تيز رفتار وولٽيج 1.75 kV هو، جيڪو ~ 34 mA جو اخراج ڪرنٽ ۽ ~ 10 nA جو بورون وهڪرو ڏئي ٿو. بوروفين جي واڌ جي دوران چيمبر ۾ دٻاء تقريبا 2 x 10-10 مليبار هو.
تحقيق جا نتيجا
تصوير #1
تصوير ۾ 1A ڏيکاريل STM* اڀري گرافيني جو هڪ سنيپ شاٽ، جتي گرافيني ڊومينز نقشي کي استعمال ڪندي بهترين انداز ۾ ڏيکاريا ويا آهن dI/dV (1B) جتي I и V سرنگنگ موجوده ۽ نموني بي گھرڻ، ۽ d - کثافت.
STM* - اسڪيننگ سرنگنگ خوردبيني.
dI/dV نموني جا نقشا اسان کي گرافين جي رياستن جي اعلي مقامي کثافت ڏسڻ جي اجازت ڏني آهي Ag (111) سبسٽرٽ جي مقابلي ۾. پوئين اڀياس جي مطابق، اگ جي سطحي حالت (111) هڪ قدم جي خاصيت آهي، جيڪا مثبت توانائي جي طرف منتقل ٿي وئي آهي. dI/dV گرافين جو اسپيڪٽرم (1С)، جيڪو بيان ڪري ٿو اعلي مقامي کثافت جي رياستن جي گرافين تي 1B 0.3 eV تي.
تصوير ۾ 1D اسان سنگل پرت گرافين جي ساخت کي ڏسي سگهون ٿا، جتي honeycomb lattice ۽ moiré superstructure*.
مٿانهون* - هڪ ڪرسٽل مرڪب جي ساخت جي هڪ خاصيت جيڪا هڪ خاص وقفي تي ورجائي ٿي ۽ اهڙيء طرح هڪ نئين جوڙجڪ ٺاهي ٿي مختلف متبادل دور سان.
موئر* - هڪ ٻئي جي مٿان ٻن دورياتي ميش جي نمونن جو سپرپوزيشن.
گھٽ درجه حرارت تي، ترقي ڊينڊريٽڪ ۽ خراب گرافين ڊومينز جي ٺهڻ جي ڪري ٿي. گرافيني ۽ هيٺئين ذيلي ذخيري جي وچ ۾ ڪمزور رابطي جي ڪري، بنيادي Ag (111) جي حوالي سان گرافين جي گردش واري ترتيب منفرد ناهي.
بوران جي جمع ٿيڻ کان پوء، اسڪيننگ سرنگنگ مائڪرو اسڪوپي (1 اي) بوروفين ۽ گرافين ڊومينز جي ميلاپ جي موجودگي ڏيکاري ٿي. تصوير ۾ پڻ ڏيکاريل علائقا گرافين جي اندر آهن، جن کي بعد ۾ سڃاڻپ ڪيو ويو گرافيني طور تي بوروفين (تصوير ۾ اشارو ڪيو ويو آهي) جي / بي). لڪير عناصر ٽن طرفن تي مبني ۽ 120 ° جي زاوي سان الڳ ٿيل پڻ هن علائقي ۾ واضح طور تي نظر اچن ٿا (پيلو تير).
تصوير #2
فوٽو آن 2Aپڻ 1 اي، بورون جمع ٿيڻ کان پوءِ گرافيني ۾ مقامي اونداهي ڊپريشن جي ظاهر ٿيڻ جي تصديق ڪريو.
انهن شڪلين کي بهتر جانچڻ ۽ انهن جي اصليت معلوم ڪرڻ لاءِ، ساڳئي علائقي مان هڪ ٻي تصوير ورتي وئي، پر نقشا استعمال ڪندي |dlnI/dz| (2B)، ڪٿي I - سرنگ موجوده، d جي کثافت آهي، ۽ z - پروب-نموني جي علحدگي (مائڪرو اسڪوپ جي سوئي ۽ نموني جي وچ ۾ فرق). هن ٽيڪنڪ جي استعمال کي ممڪن بڻائي ٿو تصويرون حاصل ڪرڻ لاء اعلي فضائي قرارداد سان. توھان ان لاءِ خوردبيني سوئي تي CO يا H2 پڻ استعمال ڪري سگھو ٿا.
تصوير 2С هڪ تصوير آهي جيڪا STM استعمال ڪندي حاصل ڪئي وئي آهي جنهن جي ٽپ CO سان ٺهيل هئي. تصويرن جو مقابلو А, В и С ڏيکاري ٿو ته سڀئي ايٽمي عناصر بيان ڪيا ويا آهن ٽن ڀرسان روشن مسدس طور تي هدايت ڪئي وئي ٻن غير مساوي هدايتن ۾ (تصويرن ۾ ڳاڙهي ۽ پيلي مثلث).
هن علائقي جون وڏيون تصويرون (2D) تصديق ڪن ٿا ته اهي عنصر بورون ڊاپينٽ جي ناپاڪيءَ سان متفق آهن، ٻن گرافيني ذيلي ذخيري تي قبضو ڪري رهيا آهن، جيئن ظاهر ڪيل ڍانچين طرفان ظاهر ڪيل آهي.
خوردبيني سوئي جي CO ڪوٽنگ ان کي ممڪن بڻايو ته بوروفين شيٽ جي جاميٽري ساخت کي ظاهر ڪرڻ (2 اي)، جيڪو ناممڪن هوندو جيڪڏهن سوئي معياري هجي (ڌاتو) بغير CO ڪوٽنگ جي.
تصوير #3
بوروفين ۽ گرافين (3A) ٿيڻ گهرجي جڏهن بوروفين گرافين ڊومينز جي اڳيان وڌي ٿو جنهن ۾ اڳ ۾ ئي بورون شامل آهي.
سائنسدان ياد ڏياريندا آهن ته graphene-hBN (graphene + boron nitride) تي مبني پسمانده هيٽرو انٽرفيس ۾ لاٽيس مستقل مزاجي آهي، ۽ منتقلي ڌاتو ڊچلڪوجنائڊس تي ٻڌل هيٽروجنڪشن ۾ هم آهنگي مستقل مزاجي آهي. graphene/borophene جي صورت ۾، صورتحال ٿوري مختلف آهي - انهن ۾ گهٽ ۾ گهٽ ساخت جي هڪجهڙائي آهي لاٽيس مستقل يا ڪرسٽل سميٽري جي لحاظ کان. بهرحال، ان جي باوجود، پسمانده گرافين/بوروفين هيٽرو انٽرفيس تقريبن مڪمل ايٽمي مستقل مزاجي کي ظاهر ڪري ٿو، بورون قطار (B-row) هدايتون گرافين جي زگ زيگ (ZZ) هدايتن سان جڙيل آهن (3A). تي 3B هيٽرو انٽرفيس جي ZZ علائقي جي هڪ وڏي تصوير ڏيکاريل آهي (نيري لائينون ظاهر ڪن ٿيون بين الاقوامي عناصر جيڪي بورون ڪاربان ڪوولنٽ بانڊ سان لاڳاپيل آهن).
جيئن ته بوروفين گرافين جي مقابلي ۾ گهٽ درجه حرارت تي وڌندو آهي، گرافين ڊومين جي ڪنارن کي ممڪن ناهي ته تيز متحرڪ هجي جڏهن بوروفين سان هيٽرو انٽرفيس ٺاهيندي. تنهن ڪري، تقريبن ايٽمي طور تي درست هيٽرو انٽرفيس ممڪن آهي ته مختلف ترتيبن ۽ ملٽي سائٽ بورون بانڊ جي خاصيتن جو نتيجو آهي. اسڪيننگ سرنگنگ اسپيڪٽرو اسپيڪٽرا (3С) ۽ فرق سرنگ جي چالکائي (3D) ڏيکاريو ته گرافيني کان بوروفين تائين برقي منتقلي ~ 5 Å جي فاصلي تي ٿيندي آهي بغير ڪنهن به ڏسڻ واري انٽرفيس رياستن جي.
تصوير ۾ 3 اي ڏيکاريل ٽي اسڪيننگ سرنگنگ اسپيڪٽرو اسپيڪٽرا آهن جيڪي 3D ۾ ٽن ڊيش ٿيل لائينن سان گڏ کنيا ويا آهن، جيڪي تصديق ڪن ٿا ته هي مختصر اليڪٽرانڪ منتقلي مقامي انٽرفيشل ڍانچي لاءِ غير حساس آهي ۽ بوروفين-سلور انٽرفيس تي ان جي مقابلي ۾ آهي.
تصوير #4
گرافين وصل* اڳ ۾ پڻ وڏي پيماني تي اڀياس ڪيو ويو آهي، پر حقيقي 2D شيٽ ۾ intercalants جي تبديلي نسبتا نادر آهي.
وصل* - هڪ ماليڪيول يا ماليڪيولن جي گروهه جي ٻين ماليڪيولن يا ماليڪيولن جي گروپن جي وچ ۾ پٺتي پيل شموليت.
بورون جو ننڍڙو ايٽمي ريڊيس ۽ گرافيني ۽ Ag (111) جي وچ ۾ ڪمزور رابطي جو مشورو ڏئي ٿو ته بورون سان گرافين جي ممڪن وچڙائي. تصوير ۾ 4A ثبوت پيش ڪيا ويا آهن نه رڳو بورون جي وچڙ جو، پر عمودي بوروفين-گرافين هيٽرو اسٽريچرز جي ٺهڻ جو، خاص طور تي ٽڪنڊي ڊومينز جيڪي گرافين سان گھريل آهن. هن ٽڪنڊي واري ڊومين تي ڏٺو ويو هونيڪومب جالي گرافين جي موجودگي جي تصديق ڪري ٿي. بهرحال، هي گرافين رياستن جي گهٽ مقامي کثافت کي ڏيکاري ٿو -50 meV تي ڀرپاسي جي گرافين جي مقابلي ۾ (4B). Ag(111) تي سڌو سنئون گرافين جي مقابلي ۾، اسپيڪٽرم ۾ رياستن جي اعلي مقامي کثافت جو ڪو ثبوت ناهي. dI/dV (4C، نيرو وکر) Ag(111) مٿاڇري واري حالت سان ملندڙ جلندڙ، بورون جي وچڙائي جو پهريون ثبوت آهي.
ان سان گڏ، جيئن ته جزوي وقفي جي توقع ڪئي وئي آهي، گرافيني جالي مسلسل رهي ٿي سڄي پسمانده انٽرفيس ۾ گرافين ۽ ٽڪنڊي واري علائقي جي وچ ۾ (4D - تي هڪ مستطيل علائقي سان ملندڙ جلندڙ آهي 4A, ڳاڙهي نقطي واري لڪير ۾ گردش). هڪ تصوير هڪ خوردبيني سوئي تي CO استعمال ڪندي پڻ تصديق ڪئي آهي بورون متبادل نجاست جي موجودگي (4E - تي هڪ مستطيل علائقي سان ملندڙ جلندڙ آهي 4A، پيلي نقطي واري لڪير ۾ گول)
تجزيي دوران مائڪرو اسڪوپ سوئي بغير ڪنهن ڪوٽنگ جي استعمال ڪئي وئي. انهي صورت ۾، 5 Å جي وقفي سان هڪ طرفي لڪير عناصر جا نشان ظاهر ڪيا ويا آهن وچولي گرافين ڊومينز (4F и 4G). اهي هڪ طرفي جوڙجڪ بوروفين ماڊل ۾ بورون جي قطارن سان مشابهت رکن ٿيون. گرافين سان ملندڙ پوائنٽن جي سيٽ کان علاوه، فوئرر تصوير کي تبديل ڪري ٿو. 4G 3 Å x 5 Å مستطيل لٽيس (4 ايڇ)، جيڪو بوروفين ماڊل سان بهترين معاهدي ۾ آهي. ان کان علاوه، لڪير عناصر جي صف جو مشاهدو ٽنهي رخ (1 اي) بوروفين شيٽس لاءِ مشاهدو ڪيل ساڳئي بنيادي ڍانچي سان چڱي ريت متفق آهي.
اهي سڀ مشاهدا ايج جي ڪنارن جي ويجھو بوروفين ذريعي گرافين جي وچڙائي جي سختي سان صلاح ڏين ٿا، جنهن جي نتيجي ۾ عمودي بوروفين-گرافين هيٽرو اسٽريچرز جي ٺهڻ جو سبب بڻجي ٿو، جيڪو گرافين جي شروعاتي ڪوريج کي وڌائڻ سان فائدي سان محسوس ڪري سگهجي ٿو.
4I هڪ عمودي heterostructure تي هڪ اسڪيمياتي نمائندگي آهي 4H، جتي بورون قطار (گلابي تير) جو رخ گرافين (ڪارو تير) جي زگ زيگ سمت سان ويجهڙائيءَ سان جڙيل آهي، اهڙيءَ طرح هڪ گردشي متناسب عمودي هيٽرو اسٽريچر ٺاهي ٿو.
مطالعي جي nuances سان وڌيڪ تفصيلي واقفيت لاء، مون کي ڏسڻ جي صلاح и هن ڏانهن.
چرچا
هن مطالعي مان معلوم ٿئي ٿو ته بوروفين گرافين سان پسمانده ۽ عمودي heterostructures ٺاهڻ جي قابل آهي. اهڙا نظام نانو ٽيڪنالاجي، لچڪدار ۽ wearable اليڪٽرانڪس ۾ استعمال ٿيندڙ نئين قسم جي ٻه-dimensional عنصرن جي ترقي ۾ استعمال ڪري سگھجن ٿا، گڏو گڏ نئين قسم جي semiconductors.
محقق پاڻ مڃيندا آهن ته انهن جي ترقي اليڪٽرانڪس سان لاڳاپيل ٽيڪنالاجيز لاءِ هڪ طاقتور اڳتي وڌي سگهي ٿي. بهرحال، اهو اڃا تائين پڪ سان چوڻ ڏکيو آهي ته انهن جا لفظ نبي بڻجي ويندا. هن وقت، اڃا گهڻو ڪجهه تحقيق، سمجھڻ ۽ ايجاد ڪيو وڃي ٿو ته جيئن اهي سائنس فڪشن خيالات جيڪي سائنسدانن جي ذهنن کي ڀريندا آهن، هڪ مڪمل حقيقت بڻجي وڃي.
پڙهڻ لاءِ مهرباني، تجسس رهو ۽ سٺو هفتو دوستو. 🙂
اسان سان گڏ رهڻ لاء توهان جي مهرباني. ڇا توهان اسان جا مضمون پسند ڪندا آهيو؟ وڌيڪ دلچسپ مواد ڏسڻ چاهيو ٿا؟ آرڊر ڏيڻ يا دوستن کي سفارش ڪندي اسان جي مدد ڪريو، 30% رعايت Habr استعمال ڪندڙن لاءِ انٽري ليول سرورز جي هڪ منفرد اينالاگ تي، جيڪا اسان توهان لاءِ ايجاد ڪئي هئي: (RAID1 ۽ RAID10 سان دستياب آهي، 24 ڪور تائين ۽ 40GB DDR4 تائين).
ڊيل R730xd 2 ڀيرا سستا؟ صرف هتي هالينڊ ۾! ڊيل R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - $99 کان! جي باري ۾ پڙهو
جو ذريعو: www.habr.com