يؤدي التصميم ثلاثي الأبعاد إلى أول أسلاك نانوجرافينية أحادية الأبعاد مستقرة وقوية ذاتية التجميع

مارس 08, 2021

 النانوجرافين مرن ولكنه أقوى من الفولاذ. مع الخصائص الفيزيائية والإلكترونية الفريدة ، تتكون المادة من جزيئات كربون بسمك ذرة واحدة فقط مرتبة في شكل قرص العسل. لا تزال طرق التصنيع الحالية في وقت مبكر من التطور التكنولوجي ، وتتطلب إضافة بدائل للحصول على مادة موحدة. تؤدي الطرق الخالية من المواد المضافة إلى ألياف واهية وقابلة للكسر - حتى الآن.



قام فريق دولي من الباحثين بتطوير أسلاك نانوجرافيني قوية ومستقرة ذاتية التجميع. تم نشر النتائج في 24 مارس في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية.


بدأ الفريق ، بقيادة ياسوتومو سيجاوا ، الأستاذ المساعد في معهد العلوم الجزيئية ، وهو جزء من المعاهد الوطنية للعلوم الطبيعية في اليابان ، في تصنيع مواد نانوغرافية منحنية ومكدسة بشكل لا نهائي - مثل رقائق البطاطس في علبة من الورق المقوى - والتي يمكن أن تتجمع في أسلاك نانوية.


قال Segawa "الأسلاك الهيدروكربونية المكدسة بشكل فعال لديها القدرة على استخدامها كمجموعة متنوعة من المواد النانوية أشباه الموصلات". "في السابق ، كان من الضروري إدخال بدائل لا تتعلق بالوظيفة الإلكترونية المطلوبة أو تمنعها من أجل التحكم في تجميع الأسلاك."

من خلال إزالة البدائل ، أو المواد المضافة ، من عملية التصنيع ، يمكن للباحثين تطوير مواد جزيئية لها وظيفة إلكترونية محددة ومرغوبة ، وفقًا لسيجاوا. مع وضع هذا الهدف في الاعتبار ، طور الفريق جزيئًا يسمى النانوجرافين المشوه (bWNG) ، مع 68 ذرة كربون و 28 ذرة هيدروجين تشكل شكل "التفاحة اللدغة". يتم إنشاؤه كمحلول ، عند تركه ليتبخر على مدى 24 ساعة في وجود الهكسان - وهو مكون في البنزين بست ذرات كربون - يصبح bWNG مادة هلامية.


هيكل الألياف النانوية فوق الجزيئية المزدوجة اللولب المزدوج المُجمَّعة من الجسيمات النانوية المشوهة "اللدغة" (bWNG). (أعلى اليسار) مجموعة من اثنين من bWNGs. (أسفل اليسار) منظر علوي لألياف نانوية. يتكون اللولب المزدوج بقطر 2.8 نانومتر مع إزاحة كل جزيء بمقدار 45 درجة. (في الوسط) منظر جانبي لألياف نانوية. (يمين) حزم ألياف النانو. الائتمان: NINS / IMS

حاول الباحثون إعادة بلورة جزيئات المحلول الأصلي لفحص البنية المحددة لهلام bWNG من خلال علم البلورات بالأشعة السينية. يمكن لهذه التقنية أن تكشف عن التركيب الذري والجزيئي للبلورة عن طريق تشعيع الهيكل بالأشعة السينية وملاحظة كيفية انعراجها.


قال سيجاوا: "لقد حاولنا إعادة البلورة عدة مرات لتحديد البنية ، لكنها نمت إلى بضع مئات من النانومترات فقط" ، مشيرًا إلى أن هذا الحجم صغير جدًا بالنسبة لعلم البلورات بالأشعة السينية. "فقط عن طريق حيود الإلكترون ، وهي طريقة جديدة لتحديد بنية المواد العضوية ، تمكنا من تحليل الهيكل."


يشبه حيود الإلكترون علم البلورات بالأشعة السينية ، ولكنه يستخدم الإلكترونات بدلاً من الأشعة السينية ، مما يؤدي إلى نمط من التداخل مع مادة العينة التي تشير إلى البنية الداخلية.


تُظهر اللوحة العلوية التركيب الجزيئي للنانوجرافين المشوه "اللدغ" (bWNG). يُظهر أسفل اليسار صورة لـ bWNG Organogel ويظهر أسفل اليمين صورة مجهرية للألياف النانوية المصنوعة من bWNG. الائتمان: NINS / IMS

ووجدوا أن هلام bWNG يتكون من ألياف نانوية مزدوجة الشريطة مزدوجة الحلزون والتي تجمعت نفسها من جينات نانوية منحنية وقابلة للتكديس.

وقال سيجاوا: "إن بنية الألياف النانوية عبارة عن حلزون مزدوج مزدوج الشريطة ، وهو مستقر للغاية ، وبالتالي فهو قوي". "بعد ذلك ، نود أن ندرك أن سلكًا شبه موصل مصنوع بالكامل من ذرات الكربون."

مشاركة

ليست هناك تعليقات:

جميع الحقوق محفوظة لــ medeshinews