Grafenden daha güçlü ve daha esnek olan tek atomlu bir bor tabakası sensörler, bataryalar ve katalitik kimyada devrim yaratabilir; borofen.Grafen uzun zaman önce çok önemli bir materyaldi. Süper güçlü, atom kalınlığında bir karbon “tavuk teli” tabakası, tüpleri, topları ve diğer şekilleri oluşturabilir. Materyal bilimciler, elektriği ilettiği için yeni bir grafen tabanlı bilgisayar işleme dönemini ve daha kazançlı bir grafen mikrodevre endüstrisinin önünü açıyor. Avrupa Birliği, yeni bir grafen endüstrisine başlamak için 1 milyar Euro yatırım yaptı.Bu yeni grafen tabanlı dünya henüz gerçekleşmedi. Ancak diğer iki boyutlu malzemelere olan ilgiyi tetikledi ve diğerlerinden de heyecan verici olan borofendir. Borofen, çeşitli kristal yapılar oluşturan tek bir bor atomu tabakasıdır.
Borofen yeni nesil lityum-iyon pillerde kullanılabilir
Heyecanın nedeni, borofenin iyi olarak tespit edildiği olağanüstü uygulama yelpazesidir. Elektrokimya uzmanları, borofenin yeni nesil daha güçlü lityum-iyon pillerde anot malzemesi olabileceğini düşünüyor. Kimyacılar borofenin katalitik özelliklerini vurguladı ve fizikçiler, borofeni bir çok atom ve molekül türünü tespit etmek için bir sensör olarak test ediyor.Çin'deki Xiamen Üniversitesi'nden Zhi-Qiang Wang ve ekibi, borofenin özelliklerini ve yol açabileceği uygulamaları inceliyor. Borofenin henüz kısa bir tarihi var. Fizikçiler, ilk olarak 1990'larda, bor atomlarının nasıl bir monolayer (tek tabaka) oluşturabildiğini göstermek için bilgisayar simülasyonları kullanarak varlığını tahmin etmişti. Ancak borofen, kimyasal buhar tortusu kullanılarak 2015 yılına kadar sentezlenmedi. Bu, sıcak bir bor atomu gazının, saf gümüşün soğuk bir yüzeyinde yoğunlaştığı bir işlemdir.Gümüş atomların devamlı olarak düzenlenmesi, bor atomlarını benzer bir düzende zorlamaktadır. Her biri altıgen bir yapı oluşturmak için diğer atomlara bağlanır. Aynı zamanda, önemli miktarda bor atomu, yalnızca dört veya beş atomla bağlanır. Bu, yapı içinde boşluklar yaratır. Boşluk şekilleri, borofen kristallerine benzersiz özelliklerini veren şeydir.
Borofen grafenden daha güçlü ve esnek
Borofen sentezinden bu yana, kimyagerler özelliklerini karakterize ediyor. Borofenin grafenden daha güçlü ve daha esnek olduğu ortaya çıktı. Hem elektrik hem de ısı için iyi bir iletkendir. Bu özellikler, malzemenin oryantasyonuna ve boş yerlerin düzenine bağlı olarak değişir.Borofen hafif ve reaktif olduğundan metal iyonlarını pillerde depolamak için iyi bir adaydır. Wang ve ekibi, “Borofen, yüksek teorik kapasiteler, mükemmel elektronik iletkenlik ve olağanüstü iyon taşıma özellikleri nedeniyle Li, Na ve Mg iyon piller için umut vaat eden bir anot malzemesidir” diyerek önemini vurguluyor.Hidrojen atomları ayrıca, borofenin tek katmanlı yapısına kolayca yapışır. Sonucunda ise atomik katmanların büyük yüzey alanı ile birlikte adsorpsiyon özelliği, borofeni hidrojen depolaması için umut verici bir materyal haline getirir. Teorik çalışmalar, borofenin ağırlığının yüzde 15'inden fazlasını hidrojende depolayabileceğini ve diğer materyallerden önemli ölçüde daha iyi performans gösterdiğini açıklıyor.
Borofen su bazlı enerji döngülerinde yeni bir devir açabilir
Borofenin, moleküler hidrojenin hidrojen iyonlarına, suyun da hidrojen ve oksijen iyonlarına parçalanmasını katalize etme özelliği bulunuyor. Araştırmacılar, “Hidrojen evrimi reaksiyonunda, oksijen indirgenme reaksiyonunda, oksijen evrimi reaksiyonunda ve CO2 elektroredüksiyon reaksiyonunda olağanüstü katalitik borofen performansları bulundu” dedi. Bu özelliğinden ötürü borofen, su bazlı enerji döngülerinde yeni bir çağ açabilir.Bununla birlikte, kimyagerlerin borofen kullanımı yaygınlaşmadan önce yapmaları gereken bazı işleri var. Başlangıç için, henüz borofeni büyük miktarlarda yapmanın bir yolunu bulamadılar ve malzemenin reaktivitesi, oksidasyona karşı savunmasız olduğunu gösteriyor. Yani dikkatlice korunmaları gerekiyor. Her iki faktör de, borofeni yapmayı pahalı ve kullanımını zor hale getiriyor.Kaynak; MIT Technology Review