تكشف الحسابات الكمومية عن طريقة جديدة لإنشاء كائنات ثنائية الأبعاد

عن طريق الحسابات الكمومية جامعة ساري ساعد في البحث في تطوير مادة رائعة ثنائية الأبعاد تسمى نيتريد البورون السداسي.

يستخدم الباحثون في جامعة سوري الحسابات الكمومية لاكتشاف مرحلة جديدة من المواد ثنائية الأبعاد (2D) التي يمكن استخدامها لبناء الجيل التالي من أجهزة خلايا الوقود. ساعدت الحسابات الكمومية عبر الجامعة التقنية البحث في تطوير مادة واعدة ثنائية الأبعاد ، سداسية نيتريد البورون (h-BN). تحتوي هذه المادة على هيكل بلوري على شكل قرص العسل مشابهًا للمواد ثنائية الأبعاد الأكثر شيوعًا ، الجرافينغالبًا ما يشار إليها باسم “المواد المعجزة”.

تم نشر الدراسة في المجلة آفاق النانو.

تنمو الكائنات ثنائية الأبعاد

تتمثل إحدى الطرق الشائعة لتنمية مواد ثنائية الأبعاد فائقة النحافة في تعريض سطح معدني ساخن لغاز معين. يؤدي هذا إلى تحلل الغاز على المعدن ، مما يؤدي إلى تكوين المادة المطلوبة. من الصعب مراقبة نمو المواد ثنائية الأبعاد أثناء الخطوات الوسيطة لتكوينها ، بسبب درجات الحرارة المرتفعة التي تنطوي عليها العملية.

كشفت نتائج دراسة Cross University of Technology أنه يمكن عزل الهياكل السطحية ثنائية الأبعاد الأخرى قبل تكوين h-BN.

قال الدكتور أنطون تامدوجل ، رئيس المشروع في جامعة غراتس للتكنولوجيا: “الشبكات النانوية التي تم اكتشافها خلال بحثنا ليست ذات أهمية أكاديمية بحتة – فهي توفر إمكانات لتطبيقات مثل مواد الاستشعار والمفاعلات النانوية والأغشية. وهذا العمل يوضح ذلك. توفر الفيزياء والكيمياء الأساسية سبلًا لتطبيقات تكنولوجيا النانو ذات الصلة حقًا. “

مراقبة دور المسامات النانوية

مكنت الحسابات الميكانيكية الكمية التي استخدمها فريق من الباحثين بقيادة الدكتور ماركو ساكي من جامعة ساري زملائهم من فهم أن هذه الهياكل المرتبة تتكون من ثقوب متباعدة بانتظام (تسمى nanopores) في h-BN. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تحديد هذه الهياكل المفتوحة ولوحظ دور المسام النانوية أثناء نمو h-BN.

قال الدكتور ساكي: “لقد أثبتنا أن مجموعة من التجارب والحسابات الكيميائية الكمومية يمكن أن توفر رؤى جديدة ومهمة في تطوير المواد ثنائية الأبعاد.

“نخطط بالفعل لاستخدام طريقتنا في دراسة تطوير مواد ثنائية الأبعاد أخرى ، ونعمل مع متعاونين دوليين لإيجاد طرق لتسريع تطوير هذه المواد الواعدة.”

أضاف Adrian Ruckhofer من جامعة Graz للتكنولوجيا: “إن العثور على مرحلة جديدة لمثل هذه المواد ثنائية الأبعاد المعروفة والمهمة من الناحية التكنولوجية يشبه اكتشاف نوع جديد تمامًا من الفراشات في حديقتك الخاصة.”