Language
Country/Area
No result found
من المسام النانوية إلى الاصطياد الجزيئي: كيف يمكن لهذه الهياكل النانوية أن تغير عالم التكنولوجيا؟
في ظل التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا الحديثة، يتم باستمرار اكتشاف المواد الجديدة واستخدامها. ومن بينها، اجتذبت مادة النانومش، باعتبارها مادة نانوية ذات بنية ووظائف فريدة، الكثير من الاهتمام منذ اكتشافها في عام 2003 في جامعة زيورخ بسويسرا. النانومش عبارة عن بنية نانوية غير عضوية تتكون من ذرات البورون (B) والنيتروجين (N) بسبب بنية الثقب المنظمة التي تشكلت أثناء عملية التحضير، ويمكن استخدامها في مجالات مثل الالتقاط الجزيئي، والتشغيل السطحي، والحوسبة الكمومية .
إن الشبكات النانوية ليست مستقرة فقط في ظل الفراغ وفي الهواء وفي بعض السوائل، ولكنها يمكنها أيضًا تحمل درجات حرارة عالية تصل إلى 796 درجة مئوية.
الخصائص الهيكلية للشبكات النانوية
المادة المستخدمة هي نيتريد البورون السداسي (h-BN)، والذي يتم تشكيله من خلال عملية التجميع الذاتي على سطح الركيزة مثل البلاتين أو النيكل. تتكون شبكة الوحدة للشبكة النانوية من ذرات 13×13 BN أو 12×12 Rh، وثابت شبكتها هو 3.2 نانومتر. ومن الجدير بالذكر أن طبيعة الشبكة النانوية تجعل الثقوب والهياكل الموجودة فيها تظهر أشكالاً متموجة مثيرة للاهتمام، مما يجعلها ذات تأثير كبير على البنية الإلكترونية.
تمهد هذه الخصائص الطريق لتطبيق الشبكات النانوية في مجالات مثل التشغيل السطحي، والحوسبة الكمومية، وتخزين البيانات.
أداء ممتاز
تتمتع الشبكة النانوية بثبات ممتاز ويمكنها الحفاظ على سلامتها في بيئة فراغية تصل إلى 1275 كلفن. بالإضافة إلى خصائص الثبات هذه، تُظهر الشبكة النانوية أيضًا قدرات ملحوظة كسقالة للمجموعات النانوية المعدنية، قادرة على محاصرة الجزيئات ذات أحجام المسام المماثلة للشبكة النانوية لتشكيل هياكل مرتبة. على سبيل المثال، عندما يتبخر الذهب (Au) على شبكة نانوية، تتشكل جزيئات الذهب النانوية المرئية بوضوح في وسط مسامها. بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثير الشبكات النانوية على جزيئات معينة يمكن أن يحافظ على تكوينها المتأصل، مما يجعل إمكاناتها للتطبيقات في علم النانو فريدة من نوعها.
عملية التحضير وتقنية التحليل
يستخدم تحضير الشبكات النانوية عادةً التحلل الحراري للبورازين ويتم تشكيله على سطح Rh(111) أو Ru(0001) نظيف من خلال تقنية ترسيب البخار الكيميائي (CVD). في بيئة ذات درجة حرارة عالية تبلغ 796 درجة مئوية، يتم إدخال هيدروكربونات أمونيا البورون إلى حجرة التفريغ، وعندما تبرد إلى درجة حرارة الغرفة، يتم تشكيل شبكة نانوية مرتبة. يمكن استخدام تقنيات تجريبية مختلفة مثل المسح المجهري النفقي (STM) وحيود الإلكترون منخفض الطاقة (LEED) لمراقبة تفاصيل هذا الهيكل.
والجدير بالذكر حول هذه التقنية هو أنها لا تستطيع فقط الكشف عن بنية الشبكة النانوية، بل توفر أيضًا معلومات الحالة الإلكترونية، مما يؤدي إلى مزيد من التحليل لتطبيقاتها المحتملة في المكونات الإلكترونية.
أشكال أخرى وآفاق مستقبلية
على الرغم من أن تكوين شبكات نانوية متموجة لم يتم رؤيته بعد في تطبيق ركائز أخرى مثل النيكل والبلاتين، إلا أن هناك بلا شك إمكانات هائلة ومساحة للبحث في هذا المجال. ستكون كيفية استكشاف هذه المواد الجديدة واستخدامها بشكل أكبر مهمة مهمة للعلماء والمهندسين المستقبليين.
في المستقبل، قد تصبح الشبكات النانوية مواد أساسية في مجالات التكنولوجيا المتقدمة مثل المعدات الإلكترونية والحوسبة الكمومية، وستؤدي خصائصها الفريدة في التقاط الجزيئات إلى إثارة المزيد من اعتبارات التصميم والتطبيق. كل هذا يجعل الناس يفكرون: مع التقدم تكنولوجيا النانو، هل يمكننا إنشاء المزيد من التطبيقات التي تفوق الخيال؟
