انقلابی در علم شیمی و الکترونیک با روش جدید تولید لایه‌های فلزییکشنبه ۳۰, مه‍ ۱۳۹۶



دانشمند ایرانی دانشگاه RMIT استرالیا و همکارانش از فلز مایع برای تولید مواد دوبعدی با ضخامت کمتر از چند اتم استفاده کرده‌اند که قبلا هرگز در طبیعت دیده نشده بودند.

به اعلام ایسنا به گفته از ساینس، این کشف غیرمنتظره و چشمگیر پروفسور کوروش کلانترزاده و همکارانش که برای اولین بار در طول 10 سال اخیر اتفاق افتاده، نه‌تنها در روش‌های کاربردی علم شیمی تغییرات اساسی ایجاد می‌کند، بلکه می‌تواند برای افزایش ذخیره اطلاعات و افزایش سرعت جریان الکتریکی کاربرد داشته باشد.

در این روش، محققان فلزات مختلف را در فلزات مایع حل می‌کنند تا لایه‌های اکسید بسیار نازکی را از آن‌ها تولید کنند که قبلا به‌صورت ساختارهای لایه‌ای وجود نداشته‌اند. این لایه‌ها یا ورقه‌های نازک فلزی به‌راحتی قابل جداسازی هستند.

زمانی که این لایه‌های اکسید، تولید و استخراج شوند، می‌توان از آن‌ها به‌عنوان اجزای ترانزیستور در علم الکترونیک نوین استفاده کرد.

هرچقدر لایه اکسید نازک‌تر باشد، جریان الکتریکی از سرعت بیشتری برخوردار خواهد بود. همچنین نازک بودن لایه‌های اکسید به این معنا است که جریان الکتریکی به منبع انرژی ضعیف‌تری نیاز دارد. لایه‌های اکسید علاوه بر این موارد برای ساخت صفحات لمسی گوشی‌های هوشمند نیز می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند.

این تحقیق به سرپرستی پروفسور کوروش کلانترزاده و دکتر “توربن دانکه” از دانشکده مهندسی دانشگاه RMIT و با همراهی دانشجویان به مدت 18 ماه انجام شده است.

دکتر “دانکه” دراین‌باره می‌گوید: «وقتی با مداد می‌نویسید، گرافیت یا همان مغز مداد لایه‌های بسیار نازکی به نام گرافین از خود بر جای می‌گذارد که می‌توان به‌آسانی آن‌ها را جدا کرد، چون به‌صورت طبیعی به شکل ساختارهای لایه‌لایه هستند که وجود دارند».

اما چه اتفاقی می‌افتد اگر این لایه‌ها به‌صورت طبیعی وجود نداشته باشند؟

وی می‌افزاید: «ما به روشی فوق‌العاده و بسیار ساده برای تولید ورقه‌های بسیار نازک و در حد اتم از موادی که در حالت طبیعی به‌صورت ساختارهای ورقه‌ای وجود ندارند، دست پیدا کرده‌ایم. در پژوهش ما، از آلیاژهای غیر سمی گالیوم (که فلزی مشابه آلومینیوم است) به‌عنوان یک واسطه واکنش برای پوشاندن سطح فلز ذوب‌شده با لایه‌های اکسید بسیار نازک فلز اضافه‌شده به‌جای اکسید گالیوم که خود به‌صورت طبیعی وجود دارد، استفاده شده است».

“دانکه” می‌افزاید: «این لایه اکسید می‌تواند در اثر تماس ساده فلز ذوب‌شده با یک سطح صاف ورقه ورقه شود. همچنین حجم بیشتری از این لایه‌های بسیار نازک را می‌توان با تزریق هوا درون فلز ذوب‌شده، طی فرآیندی که مشابه کف کردن شیر حین درست کردن کاپوچینو است، تولید کرد. این فرآیند به‌قدری کم‌هزینه و ساده است که هر فرد غیرمتخصصی می‌تواند آن را با اجاق‌گاز آشپزخانه خود اجرا کند. من می‌توانم این دستورالعمل‌ها را به مادرم بدهم و او آن‌ها را در خانه اجرا کند!».

پروفسور کوروش کلانترزاده نیز با اشاره به رابطه تنگاتنگ این کشف با تکنولوژی‌های آینده می‌گوید: «در حال حاضر این کشف، مواد و عناصر اکسیدی بسیار نازک را که قبلا ناشناخته بودند، برای استفاده روزمره در دسترس قرار می‌دهد. ما پیش‌بینی می‌کنیم که این تکنولوژی پیشرفته برای تقریبا یک‌سوم عناصر جدول تناوبی قابل کاربرد باشد. اغلب این اکسیدهای بسیار نازک، موادی نیمه‌رسانا یا عایق هستند».

به بیان کلانترزاده، مواد نیمه‌رسانا و عایق، اساس ابزار الکترونیکی و بصری حال حاضر هستند. انتظار می‌رود که کاربرد اجزای ورقه‌ای بسیار نازک به تولید جریان الکتریکی بهتر با راندمان بالاتر بینجامد. این قابلیت تکنولوژیکی قبلا هرگز در دسترس نبوده است. همچنین می‌توان این کشف غیرمنتظره را برای تجزیه که اصل و اساس صنعت شیمی است در کنار تغییر شکل و چگونگی ساخت همه محصولات شیمیایی شامل داروها، کودهای شیمیایی و مواد پلاستیکی مورد استفاده قرار داد».

گفتنی است «انجمن تحقیقات استرالیا در رابطه با تکنولوژی‌های الکترونیکی آینده با مصرف انرژی کمتر» یا FLEET سرمایه‌گذاری بر روی این پروژه پژوهشی را بر عهده داشته است.

انتهای پیام



مأخذ

It's only fair to share...Pin on PinterestShare on FacebookShare on Google+Tweet about this on TwitterShare on LinkedIn