نجح العلماء في منع طبقات ثنائية الأبعاد من الفسفور الأسود من الأكسدة. وبذلك، فإنهم يمهدون الطريق للاستفادة من الخصائص الرائعة لهذه المادة لصالح تطوير الأجهزة الإلكترونية والبصرية الإلكترونية.
[ترجمة د.نحماني موشيه]
نجح فريق من الباحثين من جامعة مونتريال في منع طبقات ثنائية الأبعاد من الفوسفور الأسود من الأكسدة. ومن خلال القيام بذلك، فتحوا الباب أمام الاستفادة من الخصائص الرائعة لهذه المادة لتطوير الأجهزة الإلكترونية والإلكترونية الضوئية. ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Nature Materials.
الفوسفور الأسود (ويكيبيديا) قد يكون عنصرا رئيسيا في تطوير التقنيات الإلكترونية والبصرية الجديدة. بدأت المادة، وهي عبارة عن متآصلة مستقرة (تكوين مختلف) من الفوسفور الموجود كهيكل متعدد الطبقات يشبه الجرافيت، في جذب انتباه العلماء في مجالات الفيزياء وعلوم المواد مؤخرًا. ويمكن من هذه المادة الحصول على طبقة أحادية الذرة يسميها الباحثون الفوسفان ثنائي الأبعاد. نظرًا لكونه ابن عم مادة الجرافين الأكثر شهرة، فإن الفوسفان ثنائي الأبعاد يتمتع بخاصيتين مهمتين للأجهزة الإلكترونية. أولاً، هذه المادة عبارة عن مادة شبه موصلة توفر الخصائص المطلوبة لتطوير الترانزستورات والمعالجات. ويتوقع الباحثون أن المادة يمكن أن تشكل الأساس للمكونات الإلكترونية التي ستكون فعالة واقتصادية على حد سواء.
علاوة على ذلك، تتميز هذه المادة الجديدة بميزة أخرى أكثر تميزًا: تفاعلها مع الضوء يعتمد على عدد الطبقات الذرية المستخدمة. تنبعث طبقة أحادية الذرة واحدة ضوءًا أحمر، في حين أن العينة الأكثر سمكًا ستصدر إشعاعًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء. تتيح هذه الاختلافات إنتاج مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية الضوئية، مثل أجهزة الليزر أو أجهزة الكشف، مع الاستفادة من الجزء المهم من الطيف الكهرومغناطيسي.
حتى الآن، كانت الأبحاث المتعلقة بخصائص الفسفور ثنائي الأبعاد محدودة بسبب تحذير خطير: في ظل ظروف درجة الحرارة والضغط العادية، تتفكك طبقات رقيقة جدًا من المادة بسرعة، وهي نتيجة يمكن أن تضر بمستقبلها في الصناعة، على الرغم من التوقعات الواعدة. الإمكانات الكامنة فيه. وبعد ذلك، تقدم الفريق البحثي بالمجال من خلال تمكنه من تحديد الآليات الفيزيائية المسؤولة عن هذا التحلل، وتحديد المكونات الرئيسية المؤدية إلى أكسدة السطح الخارجي للمادة. "لقد تمكنا من إثبات أن مادة الفوسفان ثنائية الأبعاد تخضع للأكسدة في الظروف العادية بسبب الوجود المشترك للأكسجين والماء والضوء. بالإضافة إلى ذلك، تمكنا أيضًا من وصف تطور الظاهرة مع مرور الوقت باستخدام التحليل الطيفي الإلكتروني ومطياف رامان".
وفي الخطوة التالية، طور الباحثون إجراءً فعالاً لإنتاج هذه الطبقات الأحادية الذرة الهشة مع الحفاظ عليها سليمة. ستساعد نتائج البحث المجتمع العلمي العالمي على تحسين الخصائص الخاصة جدًا للفوسفان ثنائي الأبعاد، بهدف تطوير تقنيات النانو المتطورة التي يمكن أن تؤدي إلى أجهزة إلكترونية عالية الكفاءة، مثل الليزر، والمعالجات الدقيقة، والخلايا الشمسية، إلخ.
תגובה אחת
لكن من المعروف أن الفوسفور يكون أكثر برودة في بيئة غنية بالأكسجين.