EO

Minder dan een nanometer dik, sterker en veelzijdiger dan staal

06 april 2021 om 07:55 uur

Structuur van een borofaanvel. Rood, waterstof; groenblauw, boor. Afbeelding: Qiucheng Li en Chaitanya Kolluru

Wetenschappers zijn erin geslaagd omstabiele nanovellen te produceren met boor- en waterstofatomen. Dit biedt kansen voor de nano-elektronica en kwantuminformatietechnologie.


In samenwerking met de Northwestern University en de University of Florida rapporteren wetenschappers van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) in het tijdschrift Science een doorbraak met een 2D-materiaal genaamd borofaan, een plaat boor en waterstof van slechts twee atomen dik.

 

Terwijl grafeen gewoon een atomaire laag is uit de vele dezelfde lagen in het gebruikelijke materiaal grafiet, heeft borofeen geen equivalente ouderstructuur en is het erg moeilijk te maken. Bovendien zorgt de snelle reactie van borofeen met lucht ervoor dat het zeer onstabiel is en gemakkelijk van vorm verandert.

 

"Borofeen zelf heeft allerlei problemen", zegt Mark Hersamvan Northwestern . "Maar als we het mengen met waterstof, wordt het product ineens veel stabieler en aantrekkelijker voor gebruik in de snelgroeiende velden van nano-elektronica en kwantuminformatietechnologie."

 

Het onderzoeksteam kweekte borofeen op een zilversubstraat en stelde het vervolgens bloot aan waterstof om het borofaan te vormen. Vervolgens ontrafelden ze de complexe structuur van borofaan door een scanning tunneling microscoop te combineren met een computer-vision gebaseerd algoritme dat theoretische simulaties van structuren vergelijkt met experimentele metingen.

 

Hoewel het borofaanmateriaal slechts twee atomen dik is, is de structuur behoorlijk complex vanwege de vele mogelijke rangschikkingen voor de boor- en waterstofatomen. "We hebben een belangrijke uitdaging aangepakt bij het bepalen van de atomaire structuren door het scannen van tunnelingmicroscopiebeelden en computermodellering op atomaire schaal met behulp van computervisie", aldus Maria Chan van Argonne. Gezien het succes bij het ontrafelen van deze complexe structuur, zou de geautomatiseerde analytische techniek van het team in de toekomst toepasbaar moeten zijn bij het identificeren van andere complexe nanostructuren.

 

Opto-elektronica

"Wat echt bemoedigend is uit onze resultaten, is dat we vonden dat een borofaan nanosheet op een zilversubstraat vrij stabiel was, in tegenstelling tot borofeen", zegt Pierre Darance van Argonne. "Dit betekent dat het gemakkelijk moet worden geïntegreerd met andere materialen bij de constructie van nieuwe apparaten voor opto-elektronica, apparaten die licht combineren met elektronica." Dergelijke lichtregelende en lichtgevende apparaten zouden kunnen worden opgenomen in telecommunicatie, medische apparatuur en meer.

 

Gerelateerd nieuws

Geoptimaliseerde verbindingstechnologie opent de deur naar veilig gebruik van waterstof in de luchtvaart

Magnetisch pulslassen maakt waterstofsystemen veilig voor vliegtuigen

Milieuvriendelijk vliegen op waterstof klinkt leuk, maar hoe maak je een veilig systeem voor deze cryogene brandstof die pas bij -253 graden Celsius bruikbaar is? Zowel tanks als leidingsystemen moeten bij zulke lage…

MIT-robot detecteert verborgen voorwerpen (video)

MIT-robot detecteert verborgen voorwerpen (video)

Aan het MIT is een robot ontwikkeld met bovenmenselijke krachten. Een 'zesde zintuig' op basis van vision en RF-sensing.

Belvorming op elektroden beheersen

Belvorming op elektroden beheersen

Het gebruik van elektriciteit om water te splitsen in waterstof en zuurstof kan een effectieve manier zijn om schone waterstof te produceren, met verdere voordelen als die elektriciteit wordt opgewekt uit hernieuwbare…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

12 april 2021, online

Hannover Messe

De Hannover Messe is een van de grootste industriebeurzen.

15 april 2021

Masterclass Cyber security voor industriële automatisering (ICS en OT)

Biedt inzicht in welke gevaren en impact een cyber incident kan hebben op organisaties.

15 april 2021, online

KNAW-webinar: Innovatie versneld door coronacrisis

Medisch-technische onderzoekers laten zien hoe de coronacrisis ontwikkelingen binnen hun vakgebied...

Meer agendapunten »