به گزارش خبرنگار حوزه فناوری گروه علمی پزشكی باشگاه خبرنگاران جوان، فسفر ماده‌ای فراوان در کره‌ی زمین است که نقش‌های مهم و فراوان زیست محیطی را در سطح زمین اجرا می‌کند.  فسفر دارای دگرشکل‌ها (آلوتروپ)‌های متعددی است که از بین آن‌ها می‌توان به فسفر سفید، قرمز، بنفش و سیاه اشاره کرد. دانشمندان معتقد بودند که ۵۰ نوع آلوتروپ برای این ماده وجود دارد که هرگز این فرض به اثبات نرسید. اما محققان آلمانی موفق به کشف آلوتروپ دیگری از فسفر شده اند که با نام "فسفر آبی" شناخته می‌شود و دارای خواص متفاوتی است.

در سال ۲۰۱۴، محققان کشف یک آلوتروپ جدید را از فسفر با نام فسفر آبی پیش بینی کرده و آن را ماده‌ای پایدار نام گذاری کردند که می‌تواند دارای خواص نیمه هادی مانند فسفر سیاه باشد. در سال ۲۰۱۶ محققان موفق به تولید فسفر آبی در آزمایشگاه شدند، اما هویت آن ناشناخته بود.

بیشتر بخوانید: بازیابی حس حرکتی در افراد قطع عضو با بازو‌های پروتزی

تیم محقق آلمانی مؤسسه‌ی هلمهولتز زنتروم برلین (HZB) با تبخیر این ماده و پوشاندن سطح طلا به وسیله آن دریافتند که این اتم‌های فسفر آبی از یک الگوی لانه زنبوری مانند گرافن بهره می‌برد. یعنی به جای آنکه به صورت سطحی بر روی طلا پخش شوند، یک شبکه در زیر اتم‌های طلا تشکیل می‌دهند.

همین امر باعث می‌شود تا حرکت الکترون‌ها در فسفر آبی متفاوت با حرکت اکترون در فسفر سیاه باشد. در گذشته، محققان از حجم زیادی از فسفر سیاه برای نفوذ به لایه‌های نازک اتمی استفاده می‌کردند. همچنین فسفر سیاه دارای حفره‌ی کوچکی بود و عملا نمی‌توانست شبکه و ساختار لانه زنبوری را ایجاد کند. تحقیقات نه تنها ویژگی‌های فسفر آبی را که یک ماده‌ی دو بعدی است نشان می‌دهد بلکه ایجاد شبکه در زیر لایه سطحی را که یکی از پارامتر‌های اصلی برای استفاده از مواد در الکترواپتیک می‌باشد را اثبات می‌کند. 

به تازگی شیمیدانان دانشگاه ملی سنگاپور روش جدیدی برای سنتز تک‌لایه‌های فسفر آبی ارائه کردند، ماده‌ای که دارای پتانسیل کاربرد در صنعت نیمه‌هادی است. توانایی طراحی و تولید مواد سنتزی می‌تواند به‌عنوان یک مکمل برای مواد موجود باشد و فرصت‌های تازه‌ای برای توسعه مواد جدید با خواص منحصربه‌فرد ایجاد کند، موادی که پتانسیل کاربرد در حوزه‌های خاص را دارند.

مواد دو بعدی بسیار جالب توجه هستند؛ چرا که آن‌ها ساده‌ترین ساختار شیمیایی را برای توسعه مواد دارند و به‌عنوان یک سیستم مدل برای کشف سازوکار‌های سنتز روی سطح استفاده می‌شوند. یکی از این مواد دو بعدی، فسفر آبی است که بر اساس محاسبات انجام شده، دارای یک باندگپ بزرگ و مناسب برای استفاده در ادوات اپتوالکترونیک است.

یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی چن وی از دانشگاه ملی سنگاپور به‌صورت تجربی نشان داده است که یک لایه به ضخامت اتمی از فسفر آبی می‌تواند از لایه‌برداری آلیاژ طلا/فسفر آبی و با کمک سیلیکون به‌دست آید. تک‌لایه آلیاژ طلا/فسفر آبی با ترکیب پیش‌ماده فسفر سیاه توده‌ای روی سطح طلا با ساختار (۱۱۱) به‌دست می‌آید. مولکول‌های سیلیکون در اثر حرارت تبخیر شده و آلیاژ طلا/فسفر آبی باقی می‌ماند، همچنین یک لایه بافر سیلیساید طلا نیز تشکیل می‌شود که پیوند‌های مولکولی بین فسفر و طلا شکسته شده و از این طریق یک تک‌لایه خالص از جنس فسفر آبی ایجاد می‌شود.

چن می‌گوید: «در ادامه کار تحقیقاتی باید به سمت جداسازی تک‌لایه فسفر آبی از زیرلایه به‌منظور بررسی عملکرد آن در ادوات الکترونیکی بپردازیم. پیش‌بینی می‌کنیم که یافته‌های ما بینش جدیدی درباره نقش اساسی زیرلایه بر رشد دوبعدی فسفر ایجاد کند.»

این یافته‌ها پلتفورمی برای تحقیقات بیشتر درباره خواص فسفر آبی ایجاد می‌کند و به پیشبرد تحقیقات به سوی کاربرد‌های عملی این ماده، منجر خواهد شد.

انتهای پیام/