محققان با استفاده از ابرکامپیوتر موفق به ارائه روشی برای تولید نانوروبان گرافنی با پهنای چند اتم شدند.
به گزارش سرویس فناوری ایسنا، اخیرا روشی برای تولید نانوروبان گرافنی پیشنهاد شده است. این روش با استفاده از ابرکامپیوتر شبیه سازی شده است که نتایج آن نشان می‌دهد می‌توان از پلیمر آنتراسن در حضور زیرلایه طلا، نانوروبان تهیه کرد.
در حالی که بسیاری از آزمایشگاه‌ها به دنبال سنتز گرافن به صورت کارا هستند، یک تیم تحقیقاتی سوئدی و انگلیسی به دنبال سنتز نوارهای گرافنی با پهنای چند اتم هستند. بر خلاف گرافن، این نانوروبان‌های گرافنی دارای ساختار منحصر به فرد الکترونیکی نظیر باند گپ غیر صفر بوده که این ساختارها را برای استفاده در نیمه‌هادی‌ها مناسب کرده است. چالشی که محققان با آن روبه‌رو هستند، یافتن راهی برای سنتز نانوروبان‌های گرافنی است.
پژوهشگران دانشگاه «لینکوپینگ» در سوئد با همکاری همتایانشان در دانشگاه لیورپول انگلستان با استفاده از ابرکامپیوترهای موجود در دانشگاه «لینکوپینگ» به بررسی چگونگی رشد نانوروبان‌های گرافنی از یک پلیمر روی زیرلایه طلا پرداختند. نتایج این کار در نشریه «Journal of the American Chemical Society» به چاپ رسیده است.
پژوهشگران دریافته‌اند که در فرآیند مشابه رشد نانوروبان‌ها، زیرلایه طلا تنها به عنوان بستر نیست و در وقوع خود فرآیند نیز نقش دارد. طلا با جذب اتم‌های هیدروژن از پلیمر آنتراسن، که حاوی حلقه‌های بنزن است، موجب اتصال آنها به سطح خود می‌شود که با این کار اولین مرحله واکنش انجام می‌شود. در قدم بعد دو اتم هیدروژن از پلیمر جدا و به سطح طلا منتقل می‌شود. با این کار پیوند کربن - کربن باقی می‌ماند. این پیوند، سازنده بخشی از شبکه گرافنی است. اتم‌های هیدروژن طی فرآیند هیدروژن زدایی با استفاده از خلاء از سطح طلا زدوده می‌شود.
ابرکامپیوتر نشان می‌دهد که فرآیند هیدروژن زدایی به دلیل اثرات مشارکتی مثبت، تکرار می‌شود؛ وقتی یک واحد پلیمری دارای همسایه‌ای است که این همسایه پیوند کربن - کربن دارد، احتمال این که این پلیمر فرآیند مشابهی را طی کند تا پیوند کربن - کربنی برای خود به دست آورد، افزایش می‌یابد. بنابراین با ایجاد اولین پیوند کربن - کربن، این فرآیند در سراسر پلیمر بسط یافته، به حالت دومینویی در تمام پلیمر انجام می‌شود. پس از چند دقیقه، تمام پلیمر به صورت یک نانوروبان گرافنی با پهنای چند اتم در خواهد آمد.
چگونگی تشکیل نانوروبان‌های گرافنی موضوع بسیار پیچیده‌ای است که تنها با استفاده از ابرکامپیوترها قابل بررسی است. محققان می‌گویند: واکنش‌های متعددی می‌تواند در این فرآیند انجام شود، اما تشکیل نانوروبان از همه آنها محتمل‌تر است. درک این فرآیند به محققان کمک می‌کند تا در طراحی و توسعه فرآیندهای دیگر موفق‌تر باشند.
از این نانوروبان‌ها می‌توان در حوزه‌های مختلف استفاده کرد، برای مثال لبه این نانوروبان‌ها تعیین کننده خواص الکترونیکی آنها است، بنابراین از نانوروبان‌ها می‌توان در حوزه الکترونیک مبتنی بر مولکول، مانند ترانزیستور استفاده کرد.
شنبه ۲۶ اسفند
به گزارش سرویس فناوری ایسنا، اخیرا روشی برای تولید نانوروبان گرافنی پیشنهاد شده است. این روش با استفاده از ابرکامپیوتر شبیه سازی شده است که نتایج آن نشان می‌دهد می‌توان از پلیمر آنتراسن در حضور زیرلایه طلا، نانوروبان تهیه کرد.
در حالی که بسیاری از آزمایشگاه‌ها به دنبال سنتز گرافن به صورت کارا هستند، یک تیم تحقیقاتی سوئدی و انگلیسی به دنبال سنتز نوارهای گرافنی با پهنای چند اتم هستند. بر خلاف گرافن، این نانوروبان‌های گرافنی دارای ساختار منحصر به فرد الکترونیکی نظیر باند گپ غیر صفر بوده که این ساختارها را برای استفاده در نیمه‌هادی‌ها مناسب کرده است. چالشی که محققان با آن روبه‌رو هستند، یافتن راهی برای سنتز نانوروبان‌های گرافنی است.
پژوهشگران دانشگاه «لینکوپینگ» در سوئد با همکاری همتایانشان در دانشگاه لیورپول انگلستان با استفاده از ابرکامپیوترهای موجود در دانشگاه «لینکوپینگ» به بررسی چگونگی رشد نانوروبان‌های گرافنی از یک پلیمر روی زیرلایه طلا پرداختند. نتایج این کار در نشریه «Journal of the American Chemical Society» به چاپ رسیده است.
پژوهشگران دریافته‌اند که در فرآیند مشابه رشد نانوروبان‌ها، زیرلایه طلا تنها به عنوان بستر نیست و در وقوع خود فرآیند نیز نقش دارد. طلا با جذب اتم‌های هیدروژن از پلیمر آنتراسن، که حاوی حلقه‌های بنزن است، موجب اتصال آنها به سطح خود می‌شود که با این کار اولین مرحله واکنش انجام می‌شود. در قدم بعد دو اتم هیدروژن از پلیمر جدا و به سطح طلا منتقل می‌شود. با این کار پیوند کربن - کربن باقی می‌ماند. این پیوند، سازنده بخشی از شبکه گرافنی است. اتم‌های هیدروژن طی فرآیند هیدروژن زدایی با استفاده از خلاء از سطح طلا زدوده می‌شود.
ابرکامپیوتر نشان می‌دهد که فرآیند هیدروژن زدایی به دلیل اثرات مشارکتی مثبت، تکرار می‌شود؛ وقتی یک واحد پلیمری دارای همسایه‌ای است که این همسایه پیوند کربن - کربن دارد، احتمال این که این پلیمر فرآیند مشابهی را طی کند تا پیوند کربن - کربنی برای خود به دست آورد، افزایش می‌یابد. بنابراین با ایجاد اولین پیوند کربن - کربن، این فرآیند در سراسر پلیمر بسط یافته، به حالت دومینویی در تمام پلیمر انجام می‌شود. پس از چند دقیقه، تمام پلیمر به صورت یک نانوروبان گرافنی با پهنای چند اتم در خواهد آمد.
چگونگی تشکیل نانوروبان‌های گرافنی موضوع بسیار پیچیده‌ای است که تنها با استفاده از ابرکامپیوترها قابل بررسی است. محققان می‌گویند: واکنش‌های متعددی می‌تواند در این فرآیند انجام شود، اما تشکیل نانوروبان از همه آنها محتمل‌تر است. درک این فرآیند به محققان کمک می‌کند تا در طراحی و توسعه فرآیندهای دیگر موفق‌تر باشند.
از این نانوروبان‌ها می‌توان در حوزه‌های مختلف استفاده کرد، برای مثال لبه این نانوروبان‌ها تعیین کننده خواص الکترونیکی آنها است، بنابراین از نانوروبان‌ها می‌توان در حوزه الکترونیک مبتنی بر مولکول، مانند ترانزیستور استفاده کرد.
شنبه ۲۶ اسفند