محققان مؤسسه فناوری توکیو با توسعه مواد بوروفن متورق شده با یون، موفق به افزایش بیش از ۱۰۵ برابری ظرفیت خازنی شده‌اند. این دستاورد می‌تواند آینده دستگاه‌های الکترونیکی را متحول کند و راه را برای ساخت ابزارهای پیشرفته‌تر و کارآمدتر هموار سازد.
با افزودن ورقه‌ی بوروفن، ظرفیت خازن‌ها ۱۰۵ برابر افزایش یافت
بوروفن، شبکه‌ای دوبعدی از اتم‌های بور بوده که به عنوان یکی از مواددوبعدی نویدبخش پس از گرافن شناخته می‌شود. این ماده به دلیل ساختار اتمی مسطح و خواص الکترونیکی منحصر به فرد، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که با لایه‌ای کردن بوروفن با یون‌های خاص، می‌توان به افزایش قابل توجهی در ظرفیت خازنی دست یافت.
بر اساس مقاله‌ای که در ۲۸ ژانویه ۲۰۲۵ منتشر شد، محققان با وارد کردن کاتیون‌ها (یون‌های مثبت) بین لایه‌های اتمی بور، موفق به ایجاد عملکردهای الکترونیکی منحصر به فردی شده‌اند که در مواد رایج مانند گرافن قابل دستیابی نیست. این روش منجر به افزایش بیش از ۱۰۵ برابری ظرفیت خازنی در مقایسه با مواد متداول شده است.
تیم تحقیقاتی به سرپرستی تی. کامبه اعلام کرد: «وارد کردن کاتیون‌های بزرگ، دامنه حرارتی فازهای کریستال مایع را افزایش می‌دهد، زیرا برهم‌کنش‌های یونی بین لایه‌های بوروفن تضعیف می‌شود.»
این ویژگی منجر به افزایش حساسیت و کارایی مواد می‌شود که پاسخگوی نیازهای روزافزون دستگاه‌های الکترونیکی است. این مواد جدید از طریق راهبرد سنتز فاز محلول تولید شده‌اند که در آن گونه‌های مختلف فلزات قلیایی برای ایجاد بوروفن استفاده می‌شوند. با توجه به پیچیدگی فزاینده دستگاه‌های الکترونیکی و نیاز به مواد پیشرفته‌تر، این تحقیق شکاف‌های موجود در فناوری‌های فعلی را پر می‌کند.
پژوهش‌های پیشین نشان داده‌بود که مواد دی‌الکتریک فعلی، به‌ویژه مواد غیرآلی، با محدودیت‌هایی مانند سختی و عدم انعطاف‌پذیری مواجه هستند. با استفاده از لایه‌های اتمی تک‌لایه، محققان توانسته‌اند موادی با پایداری بالا و انعطاف‌پذیری مناسب تولید کنند که عملکرد بالایی دارند.
ارزیابی‌های انجام‌شده روی ظرفیت خازنی این مواد، پتانسیل فوق‌العاده آنها را هنگام استفاده بین الکترودها نشان داد. محققان خاطرنشان کردند: «ظرفیت خازنی الکترودها زمانی که ساختارهای متورق شده بروفن با یون به آنها اضافه می‌شوند، بیش از ۱۰۵ برابر افزایش می‌یابد.»
این تحقیق، که با مشارکت دانشمندان و مؤسسات مختلف انجام شده است، مواد بوروفن‌مانند را در خط مقدم علم مواد الکترونیکی قرار می‌دهد. بهبود خواص این مواد می‌تواند به کاهش اندازه دستگاه‌ها و مصرف انرژی آنها کمک کند و آنها را برای کاربردهای مدرن ایده‌آل سازد.
با وجود نتایج امیدوارکننده، محققان بر ادامه مطالعات در این زمینه تأکید دارند. آنها قصد دارند پتانسیل کامل این شبکه‌های لایه‌ای شده با کاتیون را بررسی کنند و کاربردهای آنها را در فناوری‌های نوظهور گسترش دهند.
با پیشرفت‌های حاصل‌شده در این تحقیق، مواد بوروفن‌مانند آماده هستند تا سهم قابل توجهی در حوزه الکترونیک ایفا کنند. این دستاورد می‌تواند آینده‌ای را رقم بزند که در آن ظرفیت خازنی و عملکرد دستگاه‌ها به‌طور هماهنگ بهبود یافته و محدودیت‌های مواد رایج را پشت سر بگذارد. به گفته محققان، این نوآوری‌های مبتنی بر بور، می‌توانند آینده الکترونیک را متحول کنند و راه را برای ساخت دستگاه‌های پیشرفته‌تر و کارآمدتر هموار سازند.
