بوروفان؛ پسر عموی هیدروژنه بوروفن!

مقدمه

بوروفن همان شکل دو بعدی اتمی مولکول بور است. که از نظر شیمیایی کاملا ناپایدار است. اما براساس تحقیقات پژوهشگران شیمی دانشگاه نورث؛ میتوان با افزودن دی هیدروژن به بوروفن در محیط خلاء، آن را به بوروفان پایدار تبدیل نمود. (Science 2021، DOI: 10.1126/science.abg1874).

بوروفن هیدروژنه شده در محیط تا یک هفته پایداری خود را حفظ مینماید. معنای آن این است که هیدروژناسیون بوروفن؛ برگشت پذیر است. به این ترتیب میتوان برای محافظت از بوروفن ناپایدار؛ از تبدیل آن به بوروفان استفاده نمود.

بوروفان؛ پسر عموی هیدروژنه بوروفن!

با اصلاح بوروفن به وسیله ی هیدروژن، محققان شکل دوبعدی و ناپایدار و نازک اتمی بورون را به شکل شیمیایی پایداری به نام بوروفان تبدیل نمودند. پژوهشگران شیمی با این کار شکل بسیار نازک بور را قوی تر نموده و کارکرد آن را آسان تر کردند. به این ترتیب درب های تازه ای رو به برنامه های کاربردی باز کردند. (Science 2021، DOI: 10.1126/science.abg1874)

حدود 10 سال پیش؛ انواع مختلفی از مواد دو بعدی توسط پژوهشگران شیمی شروع به جمع آوری شد. در این بین محققان به این این فکر افتادند که آیا میتوان اتم بور را که ذاتا 3 بعدی است را به ماده ای 2 بعدی تبدیل کرد.

مطالعات نظر نشان میدهد که بوروفن از نظر مکانیکی بسیار قوی و انعظاف پذیر است. همچنین دارای خواص الکترونیکی میباشد که میتوان از آن در وسایل الکترونیکی سریع و ذخیره سازی انرژی بهره برد.

در سال 2015، 2 تیم موفق به تهیه نمونه های بوروفن با رشد دادن فیلم های 2 بعدی در محیط کنترل شده شیمیایی شدند.

مارک سی هرسم Mark C. Hersam از دانشگاه نورث؛ پژوهشگر شیمی بیان میدارد که مشکل اصلی این است که بوروفن بلافاصله پس از قرارگیری در معرض هوا اکسید میشود. و به این ترتیب نارسانا شده و سایر خواص مفید را از دست میدهد. هرسم و همکارانش گزارش میکنند که ترکیب بوروفن با هیدروژن اتمی در محیط خلا باعث میشود تا این ماده تا 1 هفته در هوار آزار پایدار بماند.

براساس نتایج بدست آمده هیدروژناسیون برگشت پذیر است. و به این ترتیب میتوان برای محافظت از موارد در طول پردازش از آن استفاده نمود. در پایان نیز برای بازیابی بوروفن خالص پس از محصور شدن فیلم؛ در یک دستگاه الکترونیکی از آن استفاده نمود.

جمع بندی

پلی مورف های دوبعدی مصنوعی یا همان بوروفن ها هستند که به دلیل فلزی بودن ناهمسانگرد، و پدیده های الکترونی همبسته، و ساختارهای ابرشبکه ای که دارند،  توجه پژوهشگران شیمی را به خود جلب نموده اند.

اگرچه متروساختارهای بوروفن مشخص است. اما اصلاحات شیمیایی دستوری بوروفن تاکنون گزارش نشده است. در اینجا ما پلی مورف های «بوروفان» را با هیدروژنه کردن بوروفن به وسیله ی هیدروژن اتمی در محیط خلا سنتز نمودیم.

با تصویربرداری در مقیاس اتمی؛ طیف سنجی و محاسبات اصول اول؛ دانستیم که رایج ترین پلی مورف بوروفان نشان داده شده که دارای ترکیبی از پیوند های بور- هیدروژن-2-مرکز-2 الکترون و بور-هیدروژن-بور- 3-مرکز-2 الکترون است. پلی مورفهای بوروفان فلزی با عملکردهای محلی اصلاح شده هستند. و میتوانند به  صورت برگشت پذیر از طریق دفع حرارتی هیدروژن، به بوروفن خالص بازگردانده شوند.

هیدروژناسیون همچنین میتواند باعث غیرفعال شدن شیمیایی شود. چراکه بوروفان نرخ اکسیداسیون را تا بیش از 2 بار بعد از قرارگیری در محیط کاهش میدهد.

منبع: مجله ACS Nano