تولید ورقه‌های فلزی فوق‌نازک با ضخامت تنها چند اتم

پژوهشگران چینی با استفاده از روشی نوآورانه، موفق به تولید ورقه‌های فلزی دوبعدی فوق‌نازک با ضخامت تنها چند اتم شده‌اند.

به گزارش تک‌ناک، این ورقه‌ها که از فلزاتی مانند: بیسموت، گالیم، ایندیوم، قلع و سرب ساخته شده‌اند، صدها هزار بار نازک‌تر از یک تار موی انسان هستند و رسانایی الکتریکی بسیار بالایی دارند. این دستاورد علمی می‌تواند تحولی بزرگ در صنایع الکترونیک و فوتونیک ایجاد کند.

تغییر خواص فلزات در ابعاد اتمی

بر اساس مطالعه منتشر شده در مجله Nature، زمانی که فلزات تا حد چند اتم نازک می‌شوند، خواص آنها به‌ طور چشمگیری تغییر می‌کند. این تغییرات به دلیل پدیده‌ای به نام «محصورسازی کوانتومی» (Quantum Confinement) رخ می‌دهد. این ویژگی‌ها کاربردهای بالقوه‌ای در ساخت دستگاه‌های الکترونیکی پیشرفته دارند، اما تاکنون تثبیت این فلزات دوبعدی در ابعاد میکرومتری یا بزرگ‌تر به دلیل تمایل اتم‌ها به بازگشت به ساختار سه‌بعدی و اکسید شدن سریع در تماس با هوا، چالش‌برانگیز بوده است.

روش کم‌هزینه برای تولید ورقه‌های فلزی دوبعدی

پژوهشگران چینی با استفاده از یک دستگاه پرس هیدرولیکی رومیزی، روشی ساده و کم‌هزینه برای فشرده‌سازی فلزات تا ضخامت‌های اتمی ابداع کرده‌اند. این روش موفق به تولید کریستال‌های دوبعدی پایدار در برابر هوا با ابعادی بیش از ۱۰۰ میکرومتر شده است. این دستاورد نسبت به روش‌های پیچیده و گران‌قیمت قبلی، پیشرفت قابل توجهی به حساب می‌آید.

قابلیت استفاده برای فلزات با نقطه ذوب پایین

این روش برای هر فلزی با نقطه ذوب پایین قابل استفاده است. پژوهشگران با استفاده از این تکنیک، ورقه‌هایی از پنج فلز مختلف با ضخامت تنها چند اتم و عرض چند صد میکرومتر تولید کرده‌اند. این ابعاد برای ماده‌ای با این درجه نازکی، دستاورد چشمگیری است.

نظر کارشناسان درباره تولید ورقه‌های فلزی فوق‌نازک

خاویر سانچز-یاماگیشی، فیزیک‌دان دانشگاه کالیفرنیا، این دستاورد را نقطه آغاز مهمی دانسته و گفته است: «اکنون دیگر دانشمندان می‌توانند وارد میدان شوند و خواص این ورقه‌های فلزی را مطالعه کنند.»

او همچنین تأکید کرد که پایداری و ابعاد بزرگ این مواد، امکان ترکیب آنها با سایر مواد و ساخت دستگاه‌های الکترونیکی یا فوتونیکی جدید را فراهم می‌کند.

روش تولید ورقه‌های فلزی فوق‌نازک

پژوهشگران برای ساخت ورقه‌های فلزی نازک، یک قطره فلز را بین دو صفحه یاقوتی قرار دادند و آن را گرم کردند. سپس وقتی فلز سرد شد، صفحه‌ها را به هم فشار دادند. با استفاده از ماده‌ای به نام MoS2 که بهتر از یاقوت با فلز ترکیب می‌شود، توانستند ورقه‌های نازک فلزی را مانند یک ساندویچ از دستگاه بیرون بیاورند.

کاربردهای بالقوه در صنعت الکترونیک

این دستاورد می‌تواند روش ساخت وسایل الکترونیکی، از ترانزیستورهای کم‌مصرف گرفته تا تراشه‌های نسل بعد و حسگرهای فوق‌حساس را دگرگون کند. ورقه‌های فلزی دوبعدی با رسانایی الکتریکی بالا و ابعاد میکرومتری، گامی بزرگ به سوی توسعه فناوری‌های نوین محسوب می‌شوند.

تولید ورقه‌های فلزی فوق‌نازک با ضخامت چند اتم توسط پژوهشگران چینی، دستاوردی علمی است که می‌تواند صنعت الکترونیک و فوتونیک را متحول کند. این روش ساده و کم‌هزینه، امکان تولید فلزات دوبعدی پایدار در ابعاد بزرگ را فراهم کرده و راه را برای تحقیقات بیشتر و توسعه فناوری‌های پیشرفته هموار ساخته است.