اكتشف الباحثون نوعًا جديدًا من مادة الكربون الرقيقة الذرية

يأتي الكربون بأشكال مختلفة. بالإضافة إلى الماس والجرافيت ، هناك أنماط تم اكتشافها مؤخرًا ذات خصائص مذهلة. على سبيل المثال ، الجرافين هو أنحف مادة بسمك طبقة ذرية ، وخصائصه غير العادية تجعله مرشحًا قابلاً للتطبيق للغاية للتطبيقات المستقبلية مثل الإلكترونيات والهندسة عالية التقنية. في الجرافين ، ترتبط كل ذرة كربون بثلاث حالات متجاورة ، مشكلة سداسية مرتبة في شبكة قرص العسل. تظهر الدراسات النظرية أنه يمكن أيضًا ترتيب ذرات الكربون في أشكال شبكة مسطحة أخرى ، بينما ترتبط بثلاثة جيران ، ولكن لم تتحقق أي من هذه الشبكات المتوقعة حتى الآن.

اكتشف باحثون في جامعة ماربورغ في ألمانيا وجامعة ألتو في فنلندا شيئًا جديدًا كربون الشبكات، وهو رقيق ذريًا مثل الجرافين ، ولكنه يتكون من مربعات وسداسية وثمانية. أكدوا البنية الفريدة للشبكة باستخدام مجهر مسح عالي الدقة ووجدوا أنه من المثير للاهتمام أن خصائصه الإلكترونية كانت مختلفة تمامًا عن الجرافين.

على عكس الجرافين وأنواع الكربون الأخرى ، فإن شبكة البيفينيلين الجديدة – المادة الجديدة التي تحمل علامة – لها خصائص معدنية. الخطوط الضيقة للشبكة ، بعرض 21 ذرة فقط ، تعمل بالفعل مثل المعدن ، بينما الجرافين هو أشباه موصلات بهذا الحجم. “يمكن استخدام هذه الخطوط لتوصيل الأسلاك في الأجهزة الإلكترونية القائمة على الكربون في المستقبل.” سيقود مايكل جودفري ، الأستاذ في جامعة ماربورغ ، الفريق الذي ابتكر المفهوم. يتابع المؤلف الرئيسي للدراسة ، كيدانغ فان أوف ماربورغ ، “يمكن لشبكة الكربون الجديدة أن تعمل أيضًا كجسم أنود ممتاز. بطاريات ليثيوم أيون، لديه سعة تخزين كبيرة من الليثيوم مقارنة بالمنتجات الحالية القائمة على الجرافين. “

ساعد فريق من جامعة ألتو في تصوير الشيء وفهم خصائصه. أجرى فريق البروفيسور بيتر ليليروث مجهرًا عالي الدقة يوضح بنية المادة ، بينما استخدم الباحثون بقيادة البروفيسور آدم فوستر المحاكاة الحاسوبية والتحليلات لفهم الخصائص الكهربائية المذهلة للمادة.

تتكون المادة الجديدة من خلال ربط الجزيئات المحتوية على الكربون بسطح ذهبي أملس للغاية. تشكل هذه الجزيئات أولاً سلاسل ذات أشكال سداسية متصلة ، ويربط التفاعل اللاحق هذه السلاسل معًا لتشكيل مربعات وثمانيات. من السمات المهمة للسلاسل أنها ترابية ، أي أنها تأتي في نوعين من الانعكاسات مثل اليد اليسرى واليمنى. تتراكم السلاسل المتجانسة فقط على سطح الذهب ، وتشكل تجمعات جيدة المحاذاة قبل ربطها. هذا مهم جدًا لتكوين مادة كربون جديدة لأن التفاعل بين نوعين مختلفين من السلاسل يؤدي فقط إلى الجرافين. الفكرة الجديدة هي استخدام الفينيتوين بدلاً من البيفينيلين باستخدام المواد الأولية الجزيئية المعدلة. الجرافين، ”يشرح Lingao Yan ، الذي أجرى تجارب مجهرية عالية الدقة في جامعة Alto.

في الوقت الحالي ، تعمل الفرق على إنشاء أوراق أكبر من المواد بحيث يمكن استكشاف إمكانية تطبيقها بشكل أكبر. ومع ذلك ، “نأمل أن تؤدي طريقة التجميع الجديدة هذه إلى اكتشاف شبكات كربون جديدة أخرى”. قال الأستاذ Liljeroth.

تم نشر الدراسة علم.