Білий графен: одноатомне диво, яке стимулює екологічну енергію та швидші технології

Вчені зробили значний прорив у розумінні росту «білого графену » на металевих підкладках. Це відкриття може призвести до більш ефективної електроніки, екологічно чистих енергетичних рішень і екологічно чистого хімічного виробництва. Дослідники з Університету Суррея зробили прорив у розумінні того, як гексагональний нітрид бору (hBN), двовимірний матеріал, росте та утворює наноструктури на металевих підкладках. Це відкриття може призвести до більш ефективної електроніки, екологічно чистих енергетичних рішень і екологічно чистого хімічного виробництва.

Відомий як «білий графен», hBN є надтонким матеріалом товщиною всього в один атом. Він дуже міцний, здатний витримувати екстремальні температури, протистояти хімічним пошкодженням і блокувати електричний струм. Завдяки цим властивостям hBN є важливим матеріалом у передовій електроніці, де він захищає чутливі мікрочипи та підтримує розробку швидших і ефективніших транзисторів.

Передові дослідження та переваги для навколишнього середовища

Дослідники також продемонстрували створення нанопористого hBN, нової форми матеріалу з крихітними структурованими пустотами. Ця унікальна структура забезпечує селективне поглинання та вдосконалений каталіз, значно підвищуючи його потенціал для екологічних застосувань. Вони включають виявлення та фільтрацію забруднюючих речовин, покращення зберігання водню та використання електрохімічних каталізаторів для паливних елементів у передових енергетичних системах.

Доктор Марко Саккі, провідний автор дослідження та доцент Школи хімії та хімічної інженерії Суррея, сказав: «Наше дослідження проливає світло на процеси в атомному масштабі, які керують формуванням цього чудового матеріалу та його наноструктур. Розуміючи ці механізми, ми можемо створювати матеріали з безпрецедентною точністю, оптимізуючи їхні властивості для безлічі революційних технологій».

Теоретична та експериментальна синергія

Працюючи у співпраці з австрійським Технологічним університетом Граца (TU Graz), команда на чолі з доктором Марко Саккі та теоретичною роботою, виконаною доктором Ентоні Пейном і доктором Нойбі Ксав’єром, об’єднала теорію функціоналу густини та мікрокінетичне моделювання, щоб відобразити процес вирощування hBN з прекурсорів боразину, досліджуючи ключові молекулярні процеси, такі як дифузія, розкладання, адсорбція та десорбція, полімеризація та дегідрування. Цей підхід дозволив їм розробити модель атомного масштабу, яка дозволяє вирощувати матеріал за будь-якої температури.

Відомості, отримані в результаті теоретичного моделювання, тісно узгоджуються з експериментальними спостереженнями дослідницької групи в Граці, закладаючи основу для контрольованого високоякісного виробництва hBN зі спеціальним дизайном і функціональністю.

Доктор Антон Тамтегль, провідний дослідник проєкту в TU Graz, сказав: «Попередні дослідження не розглядали ані всі ці проміжні продукти, ані такий великий простір параметрів (температура та щільність частинок). Ми вважаємо, що буде корисно керувати ростом hBN хімічним осадженням з парової фази на інших металевих підкладках, а також синтезувати нанопористі або функціональні структури».