Chemistry News

Borofen

“Molecule of the Week” layihəsi çərçivəsində Bəyim Ələkbərli tərəfindən yazılan məqalə: “Borofen”.

Borofen nədir?

Borofen borun ikiölçülü allotropik şəkildəyişməsidir. İlk dəfə 1990-cı illərin
ortalarında borofenin quruluşu haqqında nəzəriyyələr praqnozlaşdırılırdı,
amma, 2015-ci ildə müxtəlif borofen quruluşları təsdiqləndi.

 

Borofenin kəşfi.

İ. Boustani və A. Quandt tərəfindən aparılan hesablama işləri kiçik bor
qruplarının boranlar kimi ikosaedral həndəsi quruluşu qəbul etmədiklərini,
əksinə yarı düzüzlü olduqlarını göstərdi. Bu, borofen (bor təbəqələri), bor
fullerenlər (borosferen) və bor nanoboruları ehtimalını proqnozlaşdıran
Aufbau prinsipinin kəşfinə gətirib çıxardı .
Əlavə tədqiqatlar üçbucaq borofenin metal xüsusiyyətlərə malik olduğunu və
düz olmayan, əyri həndəsi formanı qəbul etdiyini göstərdi. Sabit B80 bor
fullereninin proqnozlaşdırılması ilə başladılan əlavə hesablama işləri, pətək
quruluşlu və qismən doldurulmuş altıbucaqlı, deşikli, genişlənmiş borofen
təbəqələrinin dayanıqlı olduğunu irəli sürdü. Bununla da borofen
strukturlarının metal xüsusiyyətlərə malik olması proqnozlaşdırılırdı.
Bor qruplarının düzlüyünü ilk olaraq təcrübə yolu ilə L.-S.Wang-nin
tədqiqat qrupu təsdiqlədi. Daha sonra göstərdilər ki, B36 nın quruluşu altı qat
simmetriyaya və mükəmməl bir altıbucaqlı boşluğa sahib olan və genişlənmiş
iki ölçülü bor təbəqələri üçün potensial əsas ola bilən ən kiçik bor qrupudur.
2015-ci ildə iki tədqiqat qrupu gümüş (111) səthlərdə ultra-yüksək vakuum
şəraitində müxtəlif borofen fazalarını sintez etməyi bacardı. Sintez edilmiş üç borofen fazası arasında χ 3 borofen əvvəl 2012-ci ildə Zeng qrupu tərəfindən
proqnozaşdırılmışdı.
2021-ci ildə tədqiqatçılar gümüşü döşəmə, dublyajlı borofan üzərində
hidrogenləşdirilmiş borofenin olduğunu elan etdilər. Yeni materialın tərkib
hissəsindən daha stabil olduğu iddia edildi. Hidrogenləşdirmə ətraf mühitə
məruz qaldıqdan sonra oksidləşmə dərəcələrini iki dərəcədən çox azaldır.

Borofenin istehsalı.

Borofen almaq üçün sintetik almaz istehsalında istifadə edilən çox oxşar bir
prosedur istifadə edilmişdir. Bu prosedur kimyəvi buxar çöküntüsü kimi
tanınır. Bu kimyəvi buxar çökmə prosesinin yüksək temperaturda və bor
atomları olan bir qazın çox homojen bir səthdə sıxlaşa biləcəyindən ibarət
olduğunu bilmək maraqlıdır. Bu səth təmiz gümüşdən ibarət olmalıdır. Saf
gümüş qazınkından xeyli aşağı temperaturda olmalıdır ki, üzərinə sıxlaşıb
kristallaşa bilsin. Bu, atom qatından ibarət olan bənzərsiz bir forma qəbul
etməyi bacarır.
Saf gümüşdən istifadə seçimi də təsadüfi deyil. Bu atomların kifayət qədər
vahid bir kristal quruluşu əldə etdikləri bilinir. Çox vahid bir səth quruluşuna
sahib olmaqla, bor atomlarını bu səthə bənzər bir konfiqurasiya qəbul etməyə
məcbur edə bilir. Qaz təmiz gümüşün səthi ilə təmasda olduqda daha aşağı
temperaturda olur qaz oxşar bir quruluşla kristallaşmağı bacarır. Düz
altıbucaqlı bir şəbəkə şəklində quruluş əldə edilir. Yaranan cihaz kimyəvi
buxar yığma kamerasıdır. Plazma bənövşəyi rəngdədir və yüksək
temperaturda olan və istehsal ediləcək materialda çökdürüləcək və
konsolidasiya ediləcək hissəcikləri ehtiva edən bir qazdır. Bununla yanaşı, bor
atomlarının təbəqəsinin tamamilə nizamlı olmadığı nəzərə alınmalıdır, çünki
bəzi atomlar elementin digər 6 atomu ilə əlaqələr qurmağa gəlirlər. Onların
əksəriyyəti yalnız 4-5 atom daha çox bağ qurur. Bu, yalnız struktura mənfi
təsir etmir , həm də borofenin bütövlükdə sahib olduğu bəzi fiziki-kimyəvi
xüsusiyyətlərindən məsul olan çoxsaylı çuxurların yaranmasına səbəb olur.

Borofenin əsas xüsusiyyətləri.

Borofen təbəqəsi düzəldə bilmək atomların bir atom qalınlığında olan tək bir
təbəqə meydana gətirməsi üçün bir-birinə bağlanması lazımdır. Bunlar onu
digər materiallardan fərqləndirən xüsusiyyətlərdən biridir. Bu o deməkdir ki,
bütün bu atomları tək bir atom qatı yaradan bir şəkildə bağlaya bilmək
lazımdır. Buna nail olmaq asan deyil. Bu çətinlik borofen olaraq tanıdığımız materialın kəşfi ilə elm adamlarının onu laboratoriyalarında uğurla istehsal
edənə qədər keçən vaxtı böyük ölçüdə izah edir. Bu materialın istehsalında
onun bir atom qatında bağlanmasına lazım olan dəyişənlərin nə olduğunu
təxmin etmək üçün kompüterlərdən istifadə edərək müxtəlif simulyasiyalar
aparılmışdır.Alimlər bu materialın almazdan daha sərt olduğunu iddia edirlər.
Bundan əlavə, yüksək istilik keçiriciliyi indeksinə malik olduğundan əla bir
elektrik ötürücüsüdür. Bu indeks enerjini istilik şəklində nəql etmək
qabiliyyətinin ölçülməsindən məsuldur. Böyük gözlənti yaradan başqa bir
xüsusiyyəti də çox yüngül olması və lazımi təzyiq və istilik şərtləri altında bir
superkeçirici kimi davranmasıdır. Hidrogen atomlarını asanlıqla tutmaq
qabiliyyətinə malikdir və reaktiv kimi kimyəvi reaksiya göstərə bilər. Bütün
bu xüsusiyyətlərə görə bu yaxınlarda kəşf edilən planetdəki ən maraqlı
materiallardan biri borofendir.

Borofenin tətbiq sahələri.

Enerji tətbiqləri.
Yaxşı elektrik keçiriciliyi və ion keçiriciliyi xassələri bir materialın elektrod
materialı kimi istifadə edilə biləcəyinin açarıdır. 2D material olaraq borofen
metal səthinin super yüksək saxlama qabiliyyətinin reallaşmasına kömək edən
yüksək səth canlılığına malikdir. Bundan əlavə, borofenin metal bant
konstruksiyası elektrik enerjisinin keçirilməsini asanlaşdırır, buna görə də
metal material ion batareyaları üçün elektrod kimi də istifadə edilə
bilər.Borofenin səthi aktivliyi yüksək olduğundan, elektrod materialı kimi
borofen litium ionu ilə güclü qarşılıqlı təsir göstərir. İlkin interkalasiya
gərginliyi 1.12 eV-dir, bu da Li adsorbsiya aralığının artması ilə azalır.

Sensor tətbiqi.
Adi karbon nanoboruları və qrafen qazı sensorları bəzi qıcıqlandırıcı qazlara
qarşı çox həssasdır, lakin formaldehid kimi olduqca zəhərli kimyəvi maddələr
müəyyən edilə bilməz. Son illərdə qaz sensorlarında borofenin geniş tətbiqi
diqqət çəkir.

Biomedikal tətbiqi.
Nanomaterial kimi borofen yaxşı elastiklik göstərdiyinə görə biomedikal
sahələrdə geniş şəkildə tədqiq edilmiş və diqqət yetirilmişdir. Bunun səbəbi
borofenin zolaqlı və borulu konformasiyalarda mükəmməl molekulyar, fiziki və mexaniki xüsusiyyətlərə malik olmasıdır. 2D borofen tərəfindən hazırlanan
B-PEG NS-lər mükəmməl fototermik performans göstərir.

 

Ədəbiyyat:

1. Boustani, Ihsan (January 1997). "New quasi-planar surfaces of bare
boron". Surface Science. 370 (2–3): 355–363.
2. Özdoğan, C.; Mukhopadhyay, S.; Hayami, W.; Güvenç, Z. B.; Pandey,
R.; Boustani, I. (March 18, 2010). "The Unusually Stable B100
Fullerene, Structural Transitions in Boron Nanostructures, and a
Comparative Study of α- and γ-Boron and Sheets". The Journal of
Physical Chemistry C.
3. Piazza, Z. A.; Hu, H. S.; Li, W. L.; Zhao, Y. F.; Li, J.; Wang, L. S.
(2014). "Planar hexagonal B 36 as a potential basis for extended single-
atom layer boron sheets". Nature Communications. 5: 3113.
4. Zhang, L. Z.; Yan, Q. B.; Du, S. X.; Su, G.; Gao, H.-J. (August 15,
2012). "Boron Sheet Adsorbed on Metal Surfaces: Structures and
Electronic Properties". The Journal of Physical Chemistry C. 116 (34):
18202–18206.

52020login-checkBorofen

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

wpChatIcon