“Îmi pare rău grafen”, dar borofenul este noul material minune de care toți sunt încântați

Mai puternic și mai flexibil decât grafenul, un singur strat de bor ar putea revoluționa senzorii, bateriile și chimia catalitică.

Nu cu mult timp în urmă, grafenul a fost un nou material minune. O foaie de carbon super-puternică, groasă cât atomul, poate forma tuburi, bile și alte forme interesante.

Și pentru că, conduce electricitatea, oamenii de știință din domeniul materialelor au ridicat perspectiva unei noi ere de prelucrare a computerelor pe bază de grafen și a unei industrii de cipuri bazată pe grafeni.

Uniunea Europeană a investit 1 miliard de euro pentru a da naștere unei industrii de grafen. Această nouă lume curajoasă, bazată pe grafen trebuie încă să se materializeze.

Dar a declanșat un interes pentru alte materiale bidimensionale. Și cel mai interesant dintre toate este borofenul: un singur strat de atomi de bor care formează diverse structuri cristaline.

Motivul pentru extaz este gama extraordinară de aplicații pentru care borofenul le arată bine. Electrochimiștii cred că borofenul ar putea deveni materialul anodic într-o nouă generație de baterii litiu-ion mai puternice. Chimiștii sunt entuziasmați de capacitățile lor catalitice. Și fizicienii îi testează abilitățile ca senzor pentru a detecta numeroase tipuri de atomi și molecule.

Astăzi, Zhi-Qiang Wang de la Universitatea Xiamen din China și un număr de colegi revizuiesc proprietățile remarcabile ale borofenului și aplicațiile la care ar putea conduce.

Borophenul are o istorie scurtă. Fizicienii i-au prezis prima dată existența în anii 1990 folosind simulări pe computer pentru a arăta cum atomii de bor pot forma un monostrat.

Dar această substanță exotică nu a fost sintetizată până în 2015, folosind depuneri chimice de vapori. Acesta este un proces în care un gaz fierbinte de atomi de bor condensează pe o suprafață rece de argint pur.

Aranjamentul obișnuit al atomilor de argint forțează atomii de bor într-un model similar, fiecare legându-se la alți șase atomi pentru a crea o structură hexagonală plană. Cu toate acestea, o proporție semnificativă de atomi de bor se leagă numai cu patru sau cinci atomi, ceea ce creează spații libere în
structură.

Modelul de spații goale este ceea ce conferă cristalelor de borofen proprietățile lor unice. De la sinteza borofenului, chimiștii îi caracterizează cu nerăbdare proprietățile. Borofenul se dovedește a fi mai puternic decât grafenul și mult mai flexibil.

Este un conductor bun atât al electricității, cât și al căldurii, și, de asemenea, supraconductor. Aceste proprietăți variază în funcție de orientarea materialelor și de aranjamentul spațiilor libere. Acest lucru îl face “reglabil”, cel puțin în principiu.

Acesta este motivul pentru care chimiștii sunt atât de entuziasmați. Borofenul este, de asemenea, ușor și destul de reactiv. Acest lucru îl face un bun candidat pentru stocarea ionilor metalici în baterii. “Borofenul este un material anodic promițător pentru bateriile Li, Na și Mg datorită capacităților specifice teoretic ridicate, conductivității electronice excelente și proprietăților remarcabile de transport ionic”, spune Wang și co.

Atât atomii de hidrogen se lipesc cu ușurință de structura unică a borofenului, iar această proprietate de adsorbție, combinată cu suprafața uriașă a straturilor atomice, face ca borofenul să fie un material promițător pentru stocarea de hidrogen.

Studiile teoretice sugerează că borofenul ar putea stoca peste 15% din greutatea sa în hidrogen, depășind în mod semnificativ alte materiale.

Apoi, există capacitatea borofenului de a cataliza defalcarea hidrogenului molecular în ioni de hidrogen, iar apa în hidrogen și în ionii de oxigen. “Performanțele catalitice remarcabile ale borofenului s-au găsit în reacția de evoluție a hidrogenului, reacția de reducere a oxigenului, reacția de evoluție a oxigenului și reacția de electroreducție a CO2”, spune echipa.

Aceasta ar putea inaugura o nouă eră a ciclurilor energetice pe bază de apă.
Cu toate acestea, chimiștii mai au puțin de lucru înainte ca borofenul să poată fi utilizat pe scară largă. Pentru început, ei încă nu au găsit o modalitate de a face borofen în cantități mari.

Și reactivitatea materialului înseamnă că este vulnerabilă la oxidare, deci trebuie să fie atent protejată. Ambii factori fac ca borofenul să fie scump și greu de manevrat. Deci, încă mai este de lucru.

Chimiștii au însă mari speranțe. Borofenul poate deveni următorul material minune din lume.

Sursa: technologyreview.com

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*


8 × = 56

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.