BOR ATOMLARI UZATILARAK, YENİ GÜÇLER KAZANDIRILIYOR

    bor

    Rice Üniversitesi'ndeki teorik fizikçiler tarafından araştırılan bir boyutlu bor, hem yarı iletken (şerit kısmı) hem de metalik iletken (tek atomlu zincir) içeren eşsiz bir materyal olabilir. Kuvvet altında bir formdan diğerine dönüşebildiğinden, malzeme ayarlanabilir bir Schottky birleşimi oluşturabilir.

         Bekle, orada, grafen. Grafenin yYüzyılın en ilginç yeni nanomateryali olduğunuzu düşünebilirsiniz, ancak Rice Üniversitesi'ndeki bilim adamlarına göre bor’un grafenin önüne geçecekmiş gibi görünüyor. Rice üniversitesindeki araştırma ekibi bir boyutlu bor formlarının benzersiz özelliklere sahip olduklarını keşfetti.

         Örneğin, borun metalik şeritleri gerilirse, antiferromanyetik yarı iletken zincirlere dönüşürler ve serbest bırakıldıklarında şeritlerin içine geri katlanırlar. 1 boyutlu bor materyalleri, bilinen en yüksek performansa sahip nanomalzemelerle aynı seviyede mekanik sertliğe sahiptir ve Nano ölçekli, sabit kuvvetli yaylar gibi davranabilirler.

         Laboratuarlarda yapılan deneylerde atom tipi bor sentezinde ilerleme kaydedildiği ve bu da Rice univ. araştırmacısı Boris Yakobson'un 1-B borunun sonunda gerçek olabileceğini düşünmesine yol açtı.

         Yakobson'un laboratuarda, var olmayan materyallerin atom seviyesinde bilgisayar simülasyonları yaratıyor. Enerjik özelliklerini simüle etmek ve test etmek, gerçek dünya materyalleri üretmek için çalışan deneycilerin yönlendirmeye yardımcı olur. Carbyne, bor fullerenes ve borofen olarak adlandırılan iki boyutlu filmler olarak bilinen karbon atom zincirleri, Rice ekibi tarafından öngörülerek, laboratuarlarda simüle edilerek yaratılmıştı.

         Yakobson, "Carbyne ve düzlemsel bor ile yaptığımız çalışmamız bor atomlarının bir boyutlu zincirinin de olası ve ilginç bir yapı olduğunu düşünmemizi sağladı istikrarlı olup olmadığını ve özelliklerin ne olacağını bilmek istedik, modern teorik-hesaplama yöntemleri etkileyici, Çünkü mevcut olmayan yapıların gerçekçi değerlendirmelerini yapabilirsiniz” dedi.

         Tek boyutlu bor, zincir ve şeritler şeklinde iki iyi tanımlanmış faz oluşturur; bunlar, 'geri dönüşümlü faz geçişi' ile birbirine bağlanır; bu, bir formdan diğerine geri dönebilmeleri anlamına gelir.

         Bu ilginç kemomekanikleri kanıtlamak için, araştırmacılar bilgisayar simülasyonunda 64 atomlu boru şerit haline getirdiler. Bu, atomları tek bir carbyne benzeri zincire dönüştürmeye zorladı. Araştırmacılar şeritin bir kısmını çekirdek görevi görmesi için bıraktılar. Üzerine uygulanan gerilme kuvveti kaldırıldığında, zincirdeki atomlar düzgün bir şekilde eski hallerine geri döndüler.

         Yakobson; “Bor, karbondan çok farklı olduğunu söyledi.” “Bor, köprü yapımında kullanılan bir kafes gibi, çift sıra atomlar oluşturmayı tercih ediyor. Bu, en kararlı, en düşük enerji seviyesidir.”

         Yakobson; “Bor’u çekerseniz, açılmaya başlar; Atomlar monatomik ipliği şeklini alır ve kuvveti serbest bırakırsan, geri katlanır” dedi. "Bu oldukça eğlenceli, bu durumda Bor yapısal ve aynı zamanda elektronik özelliklerini değiştiriyor. Bu ilginç bir kombinasyon oluşturuyor: Yarı yarıya gerdiğinde, bir kısmı şerit ve bir kısmı da zinciri olabiliyor. Bunlardan biri metal, diğeri yarıiletken olduğundan, bu tek boyutlu, ayarlanabilir Schottky birleşmesi haline gelir. Bir Schottky bağlantısı, bir metal-yarı iletken birleşimindeki elektronlara karşı bir bariyer olup, akımın yalnızca bir yönde akışına izin veren diodlarda yaygın olarak kullanılır.”

         Şerit halindeki bor, kristalin kafesin bozulmasına karşı dayanıklı (Peierls bozulma bilinen bir özelliği), gerçek bir 1-D metaldir. Bu kafes benzeri yapı materyali olağanüstü sertliğe, uyguladığı bir kuvvette deformasyona karşı koyma kabiliyetini gösterir.

         Bir zincir atom olarak materyal aynı zamanda gerinim ayarlı, geniş aralıklı antiferromanyetik bir yarıiletkentir. Bir antiferromanyetik, atom momentleri - atomların "yukarı" veya "aşağı" spinleri ters yönlerde hizalanır. Manyetik durumun ve elektronik taşınmanın bu birleşimi spin hallerinin yüksek performanslı elektronik cihazlar yaratmak üzere manipüle edilebildiği spintronik araştırmacılarına büyük ilgi gösterebilir. “Çok faydalı olabilir, çünkü yük taşıma yerine, Spinli taşımaya sahip olabilirsiniz. Spintronics'i kullanan cihazlar için bu önemli bir yön olarak kabul edilir “ dedi.

         Bir boyutlu bor’un yaylanması da ilginç. Yakobson; “Ayrıca özel ve sabit kuvvetli bir yay. Mekanik bir yay arttıkça kuvvet de o kadar fazla artar. Ancak 1-D bor durumunda, yay tamamen gerilene kadar aynı kuvvete ihtiyaç duyar. Çekmeye devam edilirse, kopar. Fakat kuvveti serbest bırakırsanız, tamamen şerit halinde katlanır. Mekanik olarak güzel bir yapı. Bu özellik, çok küçük kuvvetleri ölçmek için nanometre ölçekli sensörler için yararlı olabilir.

    Çeviri: Celal DEMİRTAŞ

    Referans dergi: Journal of the American Chemical Society

    Provided by: Rice University

    Yayınlama tarihi: 13.02.2017

.
.