صفحه اصلی > نمایشگاه > محتوای

جداسازی هیدروژن در حباب های دو طرفه ای نیترید بور با شش زاویه با درمان پلاسما

Jul 12, 2019

نیترید بور شش ضلعی (h-BN) یک ماده لایه ای دو بعدی با پایداری حرارتی و شیمیایی بالا است. در این کار، محققان نشان داده اند که هیدروژن یا هیدروژن جدا از هیدروکربن ها می توانند در فضای چند لایه h-BN فضای بین لایه ای ون دالاس محدود شوند و سطح هورمون HN را به شکل حباب منحرف کنند. نتایج تحقیق ارائه ایده و طرح جدید برای ساخت سیستم های جدید میکرو نانو الکترومکانیکی و تحقیق در مورد استخراج و ذخیره سازی هیدروژن است.

نیترید بور هگزاگونال (h-BN) یک ماده لایه ای دو بعدی با خواص عالی است که توسط تقاطع اتم های بور و اتم های نیتروژن تشکیل شده است. در میان تمام خانواده های شناخته شده دو بعدی، h-BN تنها نیمه هادی گسترده ای است (یا به عنوان یک عایق، Eg = ~ 5.9 eV). این مزیت، همراه با سطح تخت سطح اتمی، h-BN را یک ماده لایه ای عایق کننده برای دستگاه های MOS می سازد. علاوه بر این، h-BN دارای پایداری شیمیایی و حرارتی حتی در دمای 1100 درجه سانتیگراد است که باعث می شود که آن یک ماده لایه ای از آنتی اکسیدان است. گرافن در مقایسه با گرافن می تواند در هوا با بالاترین دمای 500 درجه سانتی گراد تثبیت شود و یک لایه h-BN را می توان در هوا با بالاترین دمای 800 درجه سانتیگراد تثبیت کرد که درجه حرارت فوق العاده نازک آن لایه مقاوم در برابر اکسیداسیون ممکن است.

از سوی دیگر، h-BN یک ماده دو بعدی بسیار انعطاف پذیر است. فیلم های با کیفیت بالا h-BN دارای مدول یانگ ~ 0.85 TPa و قدرت شکستن ~ 70 GPa می باشد. این فیلم می تواند بیش از 20٪ مقاومت کششی را تحمل کند. این باعث می شود که H-BN در سیستم های میکرو الکترومکانیکی (MEMS) محبوب باشد. شبیه به گرافن، یکپارچه h-BN می تواند خواص مناسب آب بندی برای تقریبا تمام اتم ها و مولکول های گاز را در فشار جو حفظ کند. تنها زمانی که اتم هیدروژن شتاب می شود و انرژی کوانتومی به اندازه کافی می تواند آن را با موفقیت از شبکه هواپیما h-BN عبور دهد. این دو ویژگی باعث ساخت ساختار حباب در سطح h-BN می شود. در سال های اخیر، گزارش های زیادی در مورد چگونگی محدود کردن گاز در شکاف بین گرافن و بستر وجود داشته است. با ساختن حباب روی سطح گرافن، انرژی اتصال بین فیلم گرافن و بستر را می توان با دقت اندازه گیری کرد. علاوه بر این، حباب های گرافن نیز می توانند به طور گسترده ای در نانو موتور های لایسو و منحنی متغیر (طول کانونی) میکرولنز متغیر تحت کنترل ولتاژ مورد استفاده قرار گیرند.

با این حال، این برنامه های جدید و جذاب هرگز بر روی h-BN، یک ماده دو بعدی با ساختار شبکهای شش ضلعی مانند گرافن متمرکز نشده است. در حقیقت، در مقایسه با گرافن، h-BN یک ماده عایق ممتاز با پایداری شیمیایی و حرارتی است که باعث می شود حباب های h-BN در موارد شدید گسترده تر از حباب های گرافن قرار گیرد.

تا کنون، گزارش های زیادی در مورد درمان پلاسما مواد دو بعدی وجود دارد، اما بیشتر کارها بر رشد مواد کم دما، اچینگ سطح و هیدروژناسیون سطح تمرکز دارد. کار ما ثابت می کند که نمونه های h-BN که توسط پلاسما هیدروژن (یا پلاسمای متان / استیلن) تحت درمان قرار می گیرند می توانند مولکول های هیدروژن را در فضای بین لایه جدا کرده و سطح h-BN را برای ایجاد حباب ها تحریف کنند. قطر این حباب ها را می توان در محدوده دهها نانومتر تا میکرومتر کنترل کرد. مولکولهای هیدروژنی درون این حبابها قبل از ورود به interlayer در حالت پلاسما قرار می گیرند و به اتم های هیدروژن یا پروتون تبدیل می شوند. سپس آنها را به مولکول های هیدروژن در interlayer h-BN، که به مولکول های هیدروژن محدود می شوند و به دلیل اندازه بزرگتر آنها نسبت به ثابت lattice h-BN، شکل می گیرند، تشکیل می دهند. این کار روش جدیدی برای ساخت حباب های اندازه گیری قابل کنترل بر روی h-BN (یا دیگر مواد دو بعدی) و راه موثر برای استخراج و ذخیره هیدروژن در میکرو و نانو مقیاس فراهم می کند.

微信图片_20190712140108

微信图片_20190712140116