ساخت ماده پلیمری دوبعدی که عملکردی شبیه به گرافن دارد

پژوهشگران با مهندسی ساختار یک پلیمر، محصولی ارائه کرده‌اند که دو بعدی بوده و عملکردی شبیه به گرافن دارد.

کد خبر: ۶۹۳۰۹۰

تاریخ: ۰۹ ارديبهشت ۱۴۰۳ - ۱۰:۴۶

به گزارش ایران اکونومیست، کیمون کیم، جون سونگ کیم و جی هون شیم به همراه دکتر یونسنگ لی از گروه شیمی دانشگاه علوم و فناوری پونگ (Postech) ماده دوبعدی ساخته‌اند که از نظر تحرک الکترونی عملکردی شبیه به گرافن دارد. نتایج این تحقیق در نشریه Chem به چاپ رسیده است.

گرافن که ماده رؤیایی خوانده می‌شود، تحرک الکترون ۱۴۰برابر سریع‌تر از سیلیکون داشته و استحکامی ۲۰۰ برابر بیشتر از فولاد دارد. با این حال، نبود شکاف باند که برای تنظیم جریان الکتریکی ضروری است، موجب شده تا استفاده از آن به عنوان نیمه‌هادی با مشکلاتی روبرو شود.

محققان به طور فعال در حال بررسی رویکردهای مختلف برای توسعه یک نیمه‌هادی هستند که خصوصیات استثنایی گرافن را داشته باشد. یک رویکرد امیدوار کننده، توسعه پلیمرها است. محققان در حال بررسی پلیمرهایی هستند که در ستون فقرات آنها از ترکیبات آروماتیک استفاده شده باشد و ساختار شیمیایی شبیه به گرافن داشته باشد. با این حال، چالش‌هایی در طول سنتز به وجود می‌آید که دلیل آن انباشت بین لایه‌ها در واسطه‌ها بوده که مانع رشد مناسب پلیمر می‌شود.

در این تحقیق، این تیم از تریازاکورونن استفاده کرده است که دارای ساختار شیمیایی مشابه گرافن است. این تیم با افزودن مانع فضایی از طریق گروه‌های عاملی روی ستون فقرات پلیمر، از روی هم انباشته شدن واسطه‌ها جلوگیری کرده و در نهایت پایداری ترکیبات واسط ایجاد شده را افزایش می‌دهد که این امر سنتز لایه‌های دوبعدی پلیمری را افزایش می‌دهد. این ویژگی موجب شده تا پلیمریزاسیون با نقص کمتری انجام شود و در نتیجه هدایت الکتریکی پس از دوپینگ نوع P افزایش یابد.

نکته قابل توجه این است که بررسی‌ها نشان داد تحرک الکترون‌ها در این پلیمر دو بعدی افزایش یافته و به بیش از ۳۲۰۰ cm۲ V−۱ s−۱ رسیده است.

به نقل از ستاد نانو، پروفسور کیمون کیم معتقد است که این تیم موفق به افزایش تحرک یونی شده و بر یک چالش بزرگ در بخش نیمه‌هادی‌های آلی رسیده است. همچنین کنترل خوبی روی مسیرهای هدایت الکترون و حفره در این ماده دو بعدی صورت گرفته است. به اعتقاد وی نتایج این پروژه به افزایش عملکرد مواد در کاربردهای مختلف صنعتی از جمله باتری‌ها و کاتالیزور کمک می‌کند.