استكشاف بنية و خصائص بوليمرات جديدة تشبه الجرافين

تاريخ النشر : 17/08/2019 التعليقات :0 الاعجابات :0 المشاهدات :221
المترجم

الملخص:

يتكلم المقال عن آخر الأبحاث العلمية في مجال الإلكترونيات النانوية، حيث استطاع العلماء بناء جزيئات من البوليمرات ذات خصائص ميكانيكية وكهربائية محسنة تشبه إلى حدٍ ما خصائص السيليكون والجرافين.

وصف فريق من علماء جامعة سيبيريا الفيدرالية مع زملاء أجانب الخصائص البنيوية و الفيزيائية لمجموعة مواد ثنائية الأبعاد أساسها جزيئات متعددة الحلقات تسمى السايركولينات. إن إمكانية تصميمها بشكل مرن وخصائصها المتغيرة تجعل هذه المواد مناسبة للإلكترونيات النانوية و تم نشر هذه الدراسة في مجلة الكيمياء الفيزيائية سي (C).

السايركولينات هي جزيئات عضوية تتكون من عدة حلقات هيدروكروبونية تُشكّل بنية شبيهة بالزهور. إن استقرارها العالي، و تناظرها ، و خصائصها الضوئية تجعلها ذات أهمية خاصة للإلكترونيات النانوية خاصةً الخلايا الشمسية و مصابيح  إل إي دي (LED) العضوية. أكثر جزيئات السايركولين ثباتاً و دراسةً هي جزئ تيتراوكسا التي من المحتمل بلمرتها في بلورات و ألواح نانوية تشبه الجرافين. و قد نشر المؤلفون نتائج المحاكاة التي تثبت هذا الاحتمال. كما وصفوا خصائص و هيكل المواد المقترحة.

و قال الباحث الرئيسي في الدراسة أرتيم كوكلين، باحث مشارك في قسم الفيزياء النظرية في جامعة سيبيريا الفيدرالية، ” وجود جزيء تيتراوكسا ككتلة بناء واحدة فقط يمكن أن يخلق مادة ذات خصائص مشابهة لتلك الخاصة بالسيليكون (شبه موصل يستخدم تقليدياً في الإلكترونيات) أو الجرافين ( شبه معدن)  اعتماداً على العوامل المتغيرة للتصنيع. إن المواد المقترحة لها بعض المزايا، حيث أن حركة حامل الشُحنة أعلى بنحو عشرة أضعاف مقارنة بالسليكون، لذلك يُتوقع أن يكون معامل توصيل هذه المواد أعلى.

اكتشف العلماء عدة بوليمرات مستقرة أساسها  تيتراوكسا سايركولين، بعد اختبار هندسة توازنها وثباتها.  كان الفرق بينهم في نوع الاقتران بين الجزيئات نتجت عنها خصائص مختلفة. أظهرت البوليمرات قدرة عالية على نقل الشُحنة. وقد تم تحليل هذه الخاصية من خلال ملائمة  مناطق الطاقة بالقرب من فجوة نطاقها – وهو متغير يمثل الفصل بين الحالات الإلكترونية الفارغة والمشغولة. تُظهرالخواص الميكانيكية أن المواد الجديدة أكثر قابلية  للمط بمقدار 1.5 -3 مرة من الجرافين. أكد المؤلفون أيضًا على وجود حالات طوبولوجية في أحد البوليمرات الناتجة عن اقتران المدار الدوراني، وهو أمر غير معتاد للمواد التي تكون أساسها عناصر خفيفة. المواد التي تمتلك مثل هذا النوع من الخواص هي عوازل في معظمها ولكن يمكنها توصيل الكهرباء على السطح (الحواف).

و ختم أرتم كوكلين قائلاً “تمتلك البنية النانوية المقترحة خصائص مفيدة ويمكن استخدامها في مجالات مختلفة ، من إنتاج المناخل الأيونية إلى عناصر من الأجهزة النانوية. وعلاوةً على ذلك ، نخطط لتطوير هذا الموضوع بتعديل مركباتنا بإضافة معادن  لدراسة خصائصها المغناطيسية والحفزية. كما نود العثور على مجموعة بحثية يمكنها تصنيع هذه المواد “.

 

المترجمة : يسرى عبدالغفار عبدالبصير

حساب التويتر : yusraharoon

مراجعة الترجمة: عبداللطيف رباح الرباح

@al3lm  :تويتر  

المصدر

EurekAlert! Science News


شاركنا رأيك طباعة