أضواء على الأبحاث

طريقة سهلة لتشكيل مادة أعجوبية فريدة

  • Published online:

Credit: X. Liu et al./Nature Mater.

نجح فريق من المهندسين في ترويض عنصر البورون العنيد، وتشكيله على هيئة رقيقة، لا يتجاوز سُمْكها ذرتين، في أول عملية على الإطلاق لتخليق لطبقة مزدوجة من مادة البوروفين (موضحة في الصورة).

ومادة البوروفين هي المكافئ البوروني لمادة الجرافين ثنائي الأبعاد، التي تتكون بالكامل من ذرات الكربون. ويمكن لمادة ثنائية الأبعاد تتكوّن من طبقتين من البوروفين أن تُظهِر خواص مغناطيسية أو إلكترونية مثيرة، غير أنه من الصعب إنتاج البوروفين ثنائي الطبقات، نظرًا إلى نزوع البورون لتشكيل جسيمات ثلاثية الأبعاد.

وللتغلب على هذه النزعة، عمد بوريس ياكوبسون، من جامعة رايس بهيوستن في ولاية تكساس، ومارك هيرسمن، من جامعة نورثويسترن في إيفانستون بولاية إلينوي، وزملاؤهما إلى تبخير البورون وترسيبه فوق بلورات فضية تأخذ هيئة طبقات. وكان السطح العلوي لكل طبقة ضخمًا ومسطحًا بما يكفي ليخدم كقاعدة ينمو فوقها البوروفين.

وعندما بدأت ذرات البورون في الاستقرار أعلى كل طبقة، شكّلت معًا رقائق مُفردة تأخذ في النمو إلى أن تتحد في النهاية مكوِّنةً الطبقة الأولى من البوروفين، لكن الرقائق وجهت نفسها عشوائيًّا على امتداد كل طبقة. والفواصل التي تكونت في المناطق التي اصطفت فيها الرقائق على نحو غير متناسق، صارت بؤرًا لنمو ذرات بورون جديدة تشكل طبقة ثانية. وقد أوقف مؤلفو الدراسة تدفق ذرات البورون، قبل أن تشكل الطبقة الثالثة.

Nature Mater. (2021)