موفقیت محقق ایرانی در رشد دادن یکی از محکم‌ترین مواد جهان .. مهندسی پزشکی

دانشمندان با همکاری یک محقق ایرانی، موفق به تولید بلورهای گرافن بزرگ با ویژگی‌های الکتریکی استثنایی شدند...

ادامه متن در ادامه مطلب ...

تیمی از محققان با همکاری بابک فلاح‌زاد، از منبع اکسیژن برای رشددادن بلورهای گرافن منفرد به اندازه یک سانتی‌متر بر روی مس استفاده کردند.

این بلورها 10 هزار برابر بزرگ‌تر از بزرگ‌ترین بلورهای متعلق به چهار سال پیش هستند.

بلورهای منفرد خیلی بزرگ دارای ویژگی‌های الکتریکی استثنایی هستند.

رودنی اس روف، پروفسور مدرسه مهندسی، در این رابطه گفت: ما به دنبال (رشد دانه‌های بلوری ریز) و همچنین مهار و کنترل تعداد این هسته‌های ریز و این که کدام یک بزرگ‌تر خواهد شد، هستیم.

وی ادامه داد: اکسیژن در تراکم سطحی درست به معنی آن است که فقط تعداد معدودی از هسته‌ها رشد می‌کنند و برندگان می‌توانند به شکل بلورهای بسیار بزرگ رشد کنند.

تیم علمی به رهبری یوفنگ هائو روف از گروه مهندسی مکانیک و «برنامه مهندسی و علم مواد» و همکارانشان به مدت سه سال بر روی شیوه رشد گرافن مطالعه کرده‌اند.

گرافن که یکی از محکم‌ترین مواد جهان است، انعطاف‌پذیر بوده و دارای رسانایی گرمایی و الکتریکی بالایی است که آن را به ماده‌ای مناسب برای ابزار الکترونیکی انعطاف‌پذیر، سلول‌های خورشیدی، باتری‌ها و ترانزیستورهای با سرعت بالا تبدیل کرده است.

درک تیم علمی از چگونگی رشد گرافن تحت تاثیر مقادیر مختلف منبع اکسیژن قرار گرفت و آن‌ها گام مهمی به سوی تولید فیلم‌های گرافنی دارای کیفیت بالا در مقیاس صنعتی برداشتند.

به گفته سانجای بانرجی، رئیس آکادمی «نانوالکترونیک جنوب غربی» متعلق به مدرسه کاکرل، با افزایش اندازه‌های ناحیه بلور منفرد، ویژگی‌های انتقال الکترونیکی به طور قابل‌توجهی ارتقا خواهد یافت و به کارکردهای جدید در ابزار الکترونیکی خواهد انجامید.

گرافن همواره در شکل چندبلوری رشد داده شده و از تعداد زیادی از بلورها ساخته شده که با پیوند شیمیایی نامنظم در مرزهای بین بلورها (مرزهای grain) به یکدیگر ملحق می‌شوند.

گرافن تک بلوری بزرگ از اهمیت بالایی برخوردار هستند، زیرا مرزهای grain در مواد چند بلوری دارای نارسایی هستند و حذف چنین نارساهایی منجر به تولید مواد بهتری خواهد شد.

با کنترل تراکم اکسیژن سطحی، محققان می‌توانند اندازه بلور را از یک میلی‌متر به یک سانتی‌متر افزایش دهند.

به جای تولید بلورهای کوچک‌تر و شش‌ضلعی، افزودن میزان درست اکسیژن سطحی، بلورهای منفرد بسیار بزرگ‌تری را با لبه‌های چندخوشه‌ای و مانند یک دانه برف تولید کرد.

روف مدعی است در آینده امکان دستیابی به بلورهای منفرد با طول یک متر وجود دارد.

در صورت استحکام در مقیاس‌های متریک مانند بال‌های هواپیما، این ماده دارای کارکردهایی در ساخت هواپیماها و دیگر کاربردهای ساختاری خواهد بود.

کشف دیگر تیم علمی حاضر در این مطالعه این بود که سیالیت حامل (carrier mobility) الکترون‌ها (سرعت حرکت الکترون‌ها) در فیلم‌های گرافنی که در حضور اکسیژ‌ن سطحی رشد داده می‌شوند، به طور استثنایی بالا است.

سرعتی که با آن حاملان بار حرکت می‌کنند برای بسیاری از ابزار الکترونیکی مهم است و هر چه سرعت بالاتر باشد، سرعت عملکرد ابزار نیز بالاتر است.

فیلم‌های بلور منفرد می‌توانند همچنین برای سنجش و توسعه انواع جدید ابزار به کار ‌روند و به ابزار امکان سریع‌تر بودن و کارآیی بالاتر را بدهد.

جزئیات این مطالعه در Science منتشر شد.