Theo nghiên cứu mới từ Đại học Surrey được công bố trên tạp chí Small, một bước đột phá trong việc giải mã quá trình phát triển của boron nitride lục giác (hBN), một vật liệu 2D, và các cấu trúc nano của nó trên nền kim loại có thể mở đường cho các thiết bị điện tử hiệu quả hơn, các giải pháp năng lượng sạch hơn và sản xuất hóa chất xanh hơn.
a) Các đường khuếch tán của borazine trên Ru(0001) minh họa rằng borazine di chuyển theo chuyển động xoay xen kẽ giữa các vị trí HCP và FCC khi nó khuếch tán trên bề mặt. Về mặt loại bỏ hydro khỏi borazine, b) cho thấy B-dehydrogenation là sản phẩm được ưa chuộng về mặt động học, trong khi N-dehydrogenation được ưa chuộng về mặt nhiệt động lực học. Tín dụng: Small (2025). DOI: 10.1002/smll.202405404
Chỉ dày một nguyên tử, hBN—thường được gọi là "graphene trắng"—là một vật liệu siêu mỏng, siêu bền có khả năng chặn dòng điện, chịu được nhiệt độ khắc nghiệt và chống lại hư hỏng do hóa chất. Tính linh hoạt độc đáo của nó khiến nó trở thành một thành phần vô giá trong các thiết bị điện tử tiên tiến, nơi nó có thể bảo vệ các vi mạch mỏng manh và cho phép phát triển các bóng bán dẫn nhanh hơn, hiệu quả hơn.
Tiến xa hơn một bước, các nhà nghiên cứu cũng đã chứng minh sự hình thành của hBN nanoporous, một vật liệu mới với các lỗ rỗng có cấu trúc cho phép hấp thụ chọn lọc, xúc tác tiên tiến và chức năng được tăng cường, mở rộng đáng kể các ứng dụng tiềm năng về môi trường của nó. Điều này bao gồm cảm biến và lọc các chất ô nhiễm—cũng như tăng cường các hệ thống năng lượng tiên tiến, bao gồm lưu trữ hydro và chất xúc tác điện hóa cho pin nhiên liệu.
Tiến sĩ Marco Sacchi, tác giả chính của nghiên cứu và là Phó Giáo sư tại Khoa Hóa học và Kỹ thuật Hóa học của Surrey, cho biết: "Nghiên cứu của chúng tôi làm sáng tỏ các quá trình ở quy mô nguyên tử chi phối sự hình thành vật liệu đáng chú ý này và các cấu trúc nano của nó. Bằng cách hiểu các cơ chế này, chúng ta có thể chế tạo vật liệu với độ chính xác chưa từng có, tối ưu hóa các đặc tính của chúng cho nhiều công nghệ mang tính cách mạng".
Hợp tác với Đại học Công nghệ Graz của Áo (TU Graz), nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Marco Sacchi đứng đầu, với công trình lý thuyết do Tiến sĩ Anthony Payne và Tiến sĩ Neubi Xavier thực hiện, đã kết hợp lý thuyết hàm mật độ và mô hình động học vi mô để lập bản đồ quá trình phát triển của hBN từ các tiền chất borazine, đồng thời kiểm tra các quá trình phân tử quan trọng như khuếch tán, phân hủy, hấp phụ và giải hấp, trùng hợp và tách hydro.
Phương pháp này cho phép họ phát triển một mô hình quy mô nguyên tử cho phép vật liệu phát triển ở bất kỳ nhiệt độ nào.
Những hiểu biết từ mô phỏng lý thuyết phù hợp chặt chẽ với các quan sát thực nghiệm của nhóm nghiên cứu Graz, tạo tiền đề cho việc sản xuất hBN có kiểm soát, chất lượng cao với thiết kế và chức năng cụ thể.
Tiến sĩ Anton Tamtögl, nhà nghiên cứu chính của dự án tại TU Graz, cho biết, "Các nghiên cứu trước đây không xem xét tất cả các chất trung gian này cũng như không gian tham số lớn như vậy (nhiệt độ và mật độ hạt). Chúng tôi tin rằng sẽ hữu ích khi hướng dẫn sự phát triển lắng đọng hơi hóa học của hBN trên các chất nền kim loại khác, cũng như tổng hợp các cấu trúc nano xốp hoặc chức năng hóa."
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
