روش جدید تولید لایه های فلزی ؛ انقلاب دانشمندان ایرانی در علم شیمی و الکترونیک

روش جدید تولید لایه های فلزی باعث ایجاد انقلابی در علم شیمی و الکترونیک شد. دانشمندان ایرانی دانشگاه RMIT استرالیا با همکاری جمعی دیگر از افراد توانستند برای تولید مواد دو بعدی با ضخامت کمتر از چند اتم، از فلز مایع استفاده کنند. این فرایند قبلا هرگز در طبیعت دیده نشده بود.

براساس اطلاعات موجود، این کشف مهم و چشمگیر توسط دکتر کوروش کلانترزاده، دکتر علی ضوابطی و همکارانشان انجام شده و در طول ۱۰ سال اخیر برای اولین بار اتفاق افتاده است.

این روش جدید برای تولید لایه های فلزی ، نه ‌تنها باعث تغییرات اساسی در روش‌های کاربردی علم شیمی می‌شود، بلکه می‌تواند برای افزایش ذخیره اطلاعات و همچنین افزایش سرعت جریان الکتریکی نیز کاربرد داشته باشد.

بررسی روش جدید تولید لایه های فلزی

برای تولید لایه های فلزی در این روش، محققان ابتدا فلزات مختلف را در فلزات مایع حل می‌کنند تا بتوانند لایه‌های اکسید بسیار نازکی را از آن‌ها تولید نمایند، که البته قبلا به‌صورت ساختارهای لایه‌ای وجود نداشته‌اند. بنابراین با انجام این کار، این لایه‌ها یا ورقه‌های نازک فلزی به‌ راحتی قابل جداسازی خواهند بود.

در این هنگام اگر این لایه‌های اکسید، تولید و استخراج گردند، می‌توان آنها را در علم الکترونیک نوین، به‌ عنوان اجزای ترانزیستور نیز استفاده کرد.

در اینجا هرچقدر لایه اکسید استفاده شده نازکت‌تر باشد، جریان الکتریکی بهتر بوده و سرعت بیشتری نیز خواهد داشت. نکته‌ی دیگری که باید به آن توجه داشت این است که نازک بودن لایه‌های اکسید باعث می‌شود تا جریان الکتریکی به منبع انرژی ضعیف‌تری نیز نیاز داشته باشد.

علاوه بر موارد ذکر شده این لایه‌های اکسید می‌توانند برای ساخت صفحات لمسی استفاده شده در گوشی‌های هوشمند نیز مورد استفاده قرار گیرند.

این کشف مهم انجام شده به سرپرستی دکتر کوروش کلانترزاده و همکار وی دکتر توربن دانکه از دانشکده مهندسی دانشگاه RMIT بوده که در این تحقیق تعدادی از دانشجویان نیز به مدت ۱۸ ماه با آنها همکاری داشته‌اند.

توضیحات دکتر دانکه و دکتر کلانترزاده در مورد روند انجام تحقیقات آنها

دکتر دانکه درباره این کشف چشمگیر اعلام نمود که هنگام استفاده از مداد و نوشتن با آن، گرافیت یا همان مغز مداد که لایه‌های بسیار نازکی به نام گرافین هستند از آن برجای می‌ماند.

وی ادامه داد که این امکان وجود دارد که بتوان به‌آسانی این لایه‌ها را از هم جدا کرد. به گفته وی چون این موارد به ‌صورت طبیعی به شکل ساختارهای لایه‌لایه هستند، امکان جداسازی آنها وجود دارد.

اما اکنون این سوال وجود دارد که اگر این لایه‌ها به‌ صورت طبیعی لایه لایه نبودند چه اتفاقی می‌افتاد؟

وی در پاسخ به این سوال اعلام نمود که آنها از روشی بسیار ساده و فوق العاده برای تولید لایه های فلزی بسیار نازک و در حد اتم استفاده کرده‌اند. به گفته آنها موادی که استفاده کرده‌اند در حالت طبیعی به‌صورت ساختارهای ورقه‌ای وجود ندارند.

وی ادامه داد که آنها در این پژوهش از آلیاژهای غیر سمی گالیوم که فلزی مشابه آلومینیوم است، استفاده کرده‌اند. آلیاژهای غیر سمی گالیوم، به‌عنوان یک واسطه واکنش، برای پوشاندن سطح فلز ذوب‌شده با لایه‌های اکسید بسیار نازک فلز، به‌جای اکسید گالیوم که خود به‌صورت طبیعی وجود دارد، استفاده شده‌اند.

دکتر دانکه در ادامه صحبت‌هایش اعلام نمود که این لایه اکسید قادر است تا در اثر تماس ساده فلز ذوب‌شده با یک سطح صاف، ورقه ورقه گردد. همچنین می‌توان با تزریق هوا درون فلز ذوب‌شده، طی فرآیندی که مشابه کف کردن شیر حین درست کردن کاپوچینو است، حجم بیشتری از این لایه‌های بسیار نازک را تولید کرد.

به گفته وی این فرآیند آنقدر کم ‌هزینه و ساده است که هر فرد غیرمتخصصی نیز قادر خواهد بود تا آن را حتی با اجاق ‌گاز آشپزخانه خود اجرا نماید. وی اضافه کرد که مادرش نیز می‌تواند با داشتن دستورالعمل این کار را در خانه انجام دهد.

دکتر کوروش کلانترزاده نیز در ادامه در مورد ارتباط تنگاتنگ این کشف با تکنولوژی‌های آینده سخن گفت و اعلام نمود که در حال حاضر با این کشف انجام شده، می‌توان مواد و عناصر اکسیدی بسیار نازک را که قبلا ناشناخته بودند، برای استفاده روزمره در دسترس قرار داد و از آن استفاده نمود.

وی ادامه داد که براساس پیش بینی آنها این تکنولوژی پیشرفته می‌تواند برای تقریبا یک‌سوم عناصر جدول تناوبی قابل استفاده باشد. وی همچنین اغلب این اکسیدهای بسیار نازک را، موادی نیمه ‌رسانا یا عایق معرفی کرد.

به عقیده دکتر کلانترزاده، مواد نیمه ‌رسانا و عایق در حال حاضر، اساس ابزار الکترونیکی و بصری هستند. وی ادامه داد که انتظار می‌رود، اجزای ورقه‌ای بسیار نازک در تولید جریان الکتریکی بهتر با راندمان بالاتر کاربرد داشته باشند. به عقیده وی این قابلیت تکنولوژیکی قبلا هرگز در دسترس نبوده است.

وی تاکید نمود که این کشف غیرمنتظره را می‌توان برای تجزیه اصل و اساس صنعت شیمی در کنار تغییر شکل و چگونگی ساخت همه محصولات شیمیایی شامل داروها، کودهای شیمیایی و مواد پلاستیکی استفاده کرد.

لازم به ذکر است که انجمن تحقیقات استرالیا در ارتباط با تکنولوژی‌های الکترونیکی آینده با مصرف انرژی کمتر یا FLEET، سرمایه‌گذاری بر روی این پروژه را بر عهده گرفته‌اند.

.

منبع: isna