Language
Country/Area
No result found
Kombinasi ajaib karbon dan nitrogen: Mengapa nanostruktur ini dapat eksis secara stabil dalam ruang hampa dan cairan?
Nanomesh adalah material dua dimensi berstruktur nano anorganik yang mirip dengan graphene. Material ini ditemukan pada tahun 2003 di Universitas Zurich di Swiss. Material ini sebagian besar terdiri dari atom boron (B) dan nitrogen (N). Material ini terbentuk melalui perakitan sendiri pada suhu tinggi dengan memaparkan permukaan platinum atau rhodium yang bersih ke senyawa nitrogen boron. Struktur jaring yang sangat teratur. Jaring nano menunjukkan kombinasi lubang heksagonal dengan sangat rinci. Pada skala nano, jarak antara pusat masing-masing dua lubang hanya 3,2 nanometer, sedangkan diameter masing-masing lubang sekitar 2 nanometer dan kedalamannya 0,05 nanometer. Daerah paling bawah terikat erat dengan logam di bawahnya, sedangkan daerah paling atas terhubung ke permukaan hanya oleh gaya kohesif yang kuat di dalam lapisan.
"Nanomesh tidak hanya stabil dalam ruang hampa, udara, dan cairan tertentu, tetapi juga dapat menahan suhu setinggi 796°C (1070K)."
Yang istimewa dari nanomesh boron-nitrogen ini adalah ia dapat menangkap molekul dan gugus logam dengan ukuran yang sama dengan lubang nanomesh dan membentuk susunan yang teratur. Sifat-sifat ini membuat material tersebut berpotensi berguna dalam aplikasi seperti fungsionalisasi permukaan, elektronika spin, komputasi kuantum, dan media penyimpanan data seperti hard drive.
Struktur
Nanomesh hidrogen nitrida (h-BN) adalah lapisan tunggal boron nitrida heksagonal yang dibentuk melalui proses perakitan sendiri pada substrat seperti kristal rubidium (Rh(111)) atau platinum (Ru(0001)). Konstanta kisinya adalah 3,2 nanometer, dan sel satuannya tersusun atas 13x13 atom BN atau 12x12 atom Rh, yang berarti bahwa dalam satu sel satuan, 13 atom boron atau nitrogen terletak pada 12 atom rubidium. Karena perbedaan daya tarik ikatan kimia tertentu, hal ini menyebabkan fluktuasi (kerutan) pada jaring nano, yang pada gilirannya memengaruhi sifat listriknya.
"Mikroskop pemindaian terowongan (STM) dengan jelas membedakan dua wilayah BN yang berbeda; wilayah yang terikat kuat terletak di dalam pori-pori dan wilayah yang lebih lemah terletak di dalam jaringan yang terhubung." < /p>
Fitur
Jaringan nano ini menunjukkan stabilitas di berbagai lingkungan, termasuk udara, air, dan elektrolit. Selain itu, jaring nano ini tahan suhu hingga 1275K tanpa terurai. Stabilitas yang luar biasa ini memungkinkan nanomesh berfungsi sebagai perancah bagi nanokluster logam dan secara efektif menangkap molekul ke dalam susunan yang teratur. Misalnya, ketika emas (Au) diuapkan ke nanomesh, nanopartikel Au dengan bentuk bulat yang berbeda terbentuk, yang terkonsentrasi di lubang-lubang nanomesh.
"Ini berarti bahwa jarak antara molekul dalam sistem ini lebar dan interaksi antarmolekul lemah, yang mungkin menarik dalam aplikasi seperti elektronik molekuler dan perangkat memori."
Persiapan dan Analisis
Nanoweb yang rapi dibuat dengan menguraikan HBNH secara termal, zat tak berwarna yang berbentuk cair pada suhu kamar. Permukaan Rh(111) atau Ru(0001) dilapisi dalam lingkungan bebas debu, dan senyawa boron nitrida ditanamkan dengan pengendapan uap kimia (CVD) dan dipertahankan pada suhu 796°C (1070K) untuk reaksi. Selanjutnya, strukturnya diamati menggunakan teknik seperti mikroskopi pemindaian terowongan dan difraksi elektron berenergi rendah.
Bentuk lain dan prospek masa depan
CVD senyawa boron nitrida pada substrat lain belum berhasil menghasilkan jaringan nano bergelombang. Pada Ni dan Pt, lapisan BN datar diamati, sedangkan pada Mo struktur terkelupas diamati. Temuan ini menyoroti keunikan struktur jaringan nano dan perilaku kimia selama pembentukannya.
Ketika kita berpikir tentang aplikasi potensial dari struktur nano ini, bagaimana hal itu dapat memengaruhi ilmu material dan berbagai perkembangan teknologi di masa depan?
