شبکههای دو بعدی پایدار از مولکولهای آلی اجزاء بسیار مهمی در فرآیندهای فناوری نانو محسوب میشوند. اما ساخت این شبکهها که ضخامتی در حد یک اتم دارند چالش بسیار مهمی است. محققان پیشگامی نانوسیستم در دانشگاه مونیخ موفق به ساخت شبکههایی از جنس مولکولهای اسید بوریک شدهاند.
شبکه دو بعدی از مولکولهای اسید بوریک
شبکههای دو بعدی پایدار از مولکولهای آلی
اجزاء بسیار مهمی در فرآیندهای فناوری نانو محسوب میشوند. اما ساخت این
شبکهها که ضخامتی در حد یک اتم دارند چالش بسیار مهمی است. محققان پیشگامی
نانوسیستم در دانشگاه مونیخ موفق به ساخت شبکههایی از جنس مولکولهای اسید
بوریک شدهاند.
یک تیم تحقیقاتی به رهبری مارکوس لاکینگر از دانشگاه صنعتی مونیخ با همکاری
توماس بین از دانشگاه ماکسی میلیانوس لودینگ روشی یافتهاند که با استفاده
از آن میتوان شبکهای از پلیمرها از جنس اسید بوریک را با کیفیت بالا
تولید کرد.
این ترکیب که فیزیکدانهای آلمانی در حال کار روی آن هستند، دارای ساختار
دو بعدی بوده که از طریق خودآرایی مولکولهای اسید بوریک بر روی سطح
گرافیت تشکیل میشود. با حذف آب از این ساختار، مولکولها به یکدیگر چسبیده
و پیوند شیمیایی شبکهای به ضخامت یک اتم را تشکیل میدهند، از آنجایی که
مولکولها توسط پیوند شیمیایی بههم متصل میشوند شبکه بوجود آمده کاملا
پایدار است. این شبکه لانه زنبوری که دارای حفرههایی است میتواند بهعنوان
ظرفی برای تولید نانوذرات بهکار رود.
مولکولها در این ساختار توسط پلهای
هیدروژنی یا نیروی واندروالسی بههم متصل میشوند بنابراین پایدار آن بسیار
زیاد نیست. البته این موضوع خود یک مزیت بهشمار میرود زیرا در صورت وجود
مشکل در ساختار آن بهراحتی میتوان آن را ترمیم کرد، یعنی پیوند مشکلدار
از هم گسیخته شده و پیوندی صحیح جایگزین آن میشود. کاربردهای بسیاری را میتوان
برای این ساختار متصور بود.
مارکوس لاکینگر و همکارانش موفق شدند راهی برای تولید این ساختارهای فرش
مانند پیدا کنند بهطوری که پیوند میان مولکولها از نوع کووالانسی بوده و
پیوند مواج مشکلدار نیز در آنها وجود نداشته باشد. این روش مبتنی بر واکنش
پیوندی بوده و از مولکولهای اسید بوریک منفرد تولید ساختارهای تک لایهای
میکند. واکنش از نوع تراکمی بوده که با آزاد کردن آب همراه است. اگر دما
کمی بیشتر از ۱۰۰ سانتیگراد باشد آنگاه پیوندهای اشتباه تصحیح خواهند شد.
نتیجه کار، مولکولی پایدار با ساختار تک لایه منظم خواهد بود.
مارکوس لاکینگر در دویچه میوزیم مونیخ مشغول بهکار است. نتایج این تحقیق
در قالب مقالهای تحت عنوان Synthesis of well-ordered COF monolayers:
Surface growth of nanocrystalline precursors versus direct on-surface
polycondensation در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.
