Language
Country/Area
No result found
Sự kết hợp kỳ diệu giữa carbon và nitơ: Tại sao cấu trúc nano này có thể tồn tại ổn định trong chân không và chất lỏng?
Nanonet là vật liệu hai chiều có cấu trúc nano vô cơ, tương tự như graphene. Vật liệu này được phát hiện vào năm 2003 tại Đại học Zurich ở Thụy Sĩ. Nó chủ yếu bao gồm các nguyên tử boron (B) và nitơ (N). Nó được hình thành thông qua quá trình tự lắp ráp bằng cách cho bề mặt bạch kim hoặc rhodium sạch tiếp xúc với boron-nitơ. hợp chất ở nhiệt độ cao. Cấu trúc lưới rất đều đặn. Nanonet cho thấy sự kết hợp của các lỗ lục giác ở từng chi tiết. Ở thang đo nanomet, khoảng cách giữa tâm của mỗi hai lỗ chỉ là 3,2 nanomet, đường kính mỗi lỗ khoảng 2 nanomet và độ sâu là 0,05 nanomet. Các vùng dưới cùng được liên kết chặt chẽ với lớp kim loại bên dưới, trong khi các vùng trên cùng chỉ được kết nối với bề mặt thông qua sự gắn kết chặt chẽ bên trong lớp.
"Nanonet không chỉ ổn định trong chân không, không khí và một số chất lỏng nhất định mà còn có thể chịu được nhiệt độ cao lên tới 796°C (1070K)."
Điều đặc biệt ở lưới nano boron-nitơ này là nó có thể thu giữ các phân tử và cụm kim loại có kích thước tương tự như các lỗ nanomesh, tạo thành một sự sắp xếp có trật tự. Những đặc tính này làm cho vật liệu có tiềm năng hữu ích trong các lĩnh vực như chức năng hóa bề mặt, điện tử học spin, điện toán lượng tử và phương tiện lưu trữ dữ liệu (chẳng hạn như ổ cứng).
Cấu trúc
Mạng nano Hydrogen nitride (h-BN) là một lớp boron nitride hình lục giác, được hình thành thông qua quá trình tự lắp ráp trên một chất nền như tinh thể rubidium (Rh(111)) hoặc bạch kim (Ru(0001)). Hằng số mạng của nó là 3,2 nanomet và ô đơn vị bao gồm 13x13 BN hoặc 12x12 nguyên tử Rh, có nghĩa là trong một ô đơn vị, có 13 nguyên tử boron hoặc nitơ nằm trên 12 nguyên tử rubidium. Do sự khác biệt về lực hút của một số liên kết hóa học nhất định, điều này gây ra sự gấp nếp của mạng nano, từ đó ảnh hưởng đến tính chất điện của nó.
"Hai vùng BN khác nhau có thể được phân biệt rõ ràng bằng kính hiển vi quét đường hầm (STM); một vùng liên kết mạnh nằm trong các lỗ chân lông và vùng yếu hơn nằm trong cấu trúc mạng được kết nối."
Tính năng
Loại nanonet này cho thấy sự ổn định trong nhiều môi trường khác nhau, bao gồm không khí, nước và chất điện giải. Ngoài ra, nó còn chịu được nhiệt độ cao lên tới 1275K mà không bị phân hủy. Độ ổn định tuyệt vời này cho phép mạng nano hoạt động như một giàn giáo cho các cụm nano kim loại và thu giữ các phân tử một cách hiệu quả để tạo thành các sắp xếp đều đặn. Ví dụ, khi vàng (Au) bay hơi trên lưới nano, các hạt nano Au hình tròn dường như được hình thành, chúng tập trung vào các lỗ của lưới nano.
"Điều này có nghĩa là những hệ thống này, với khoảng cách rộng giữa các phân tử và tương tác giữa các phân tử yếu, có thể được quan tâm trong các ứng dụng như điện tử phân tử và thiết bị bộ nhớ."
Chuẩn bị và phân tích
Mạng nano gọn gàng được chế tạo bằng cách phân hủy nhiệt các hợp chất nitơ boron (HBNH), một chất không màu, ở dạng lỏng ở nhiệt độ phòng. Bề mặt của Rh(111) hoặc Ru(0001) được phủ trong môi trường không có bụi và hợp chất boron-nitơ được bơm qua quá trình lắng đọng hơi hóa học (CVD) và duy trì ở nhiệt độ 796°C (1070K) để tiến hành phản ứng. Sau đó, các kỹ thuật như kính hiển vi quét đường hầm và nhiễu xạ electron năng lượng thấp đã được sử dụng để quan sát cấu trúc của nó.
Các hình thức khác và triển vọng trong tương lai
CVD hiện tại của các hợp chất boron-nitride trên các chất nền khác chưa tạo ra thành công mạng nano dạng sóng. Trên niken và bạch kim, quan sát thấy lớp BN phẳng, trong khi trên molypden nó thể hiện cấu trúc bong tróc. Những phát hiện này nêu bật tính chất độc đáo của cấu trúc lưới nano và hoạt động hóa học trong quá trình hình thành của nó.
Khi chúng ta nghĩ về những ứng dụng tiềm năng của loại cấu trúc nano này, nó có thể ảnh hưởng như thế nào đến sự phát triển của khoa học vật liệu và các công nghệ khác nhau trong tương lai?
