ورود ماده دوبعدی فلزی جدید به صحنه علم فراتر از گرافن توسط محقق ایرانی

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، مواد دوبعدی مانند گرافن خواص شگفت‌انگیزی مانند ابررسانایی، قدرت خارق‌العاده و پدیده‌های کوانتومی عجیب و غریب را نشان می‌دهند. اکنون دانشمندان آلمانی مؤسسه پیتر گوتنبرگ با همکاری محققانی از مؤسسه فناوری هند در پتنه (پاتنا) و دانشگاه استرالیایی نیوکاسل، ماده خاصی از این نوع ساخته‌اند که ویژگی فلزی را به نمایش می‌گذارد. این ماده جدید فقط از یک لایه اتمی از اتم‌های مولیبدن تشکیل شده و «مولیبدنن» نام گرفته است.

مقایسه این ماده جدید با گرافن

دانشمندان موفق به تولید ورقه نازکی از فلز مولیبدن شدند که فقط یک لایه اتمی ضخامت دارد؛ بنابراین، ماده جدید مانند گرافن - شناخته شده‌ترین ماده دوبعدی در جهان- نازک است. گرافن برای اولین بار در سال ۲۰۰۴ کشف و  از کربن ساخته  شد. این کشف توجه زیادی را برانگیخت، زیرا گرافن جریان الکتریسیته و گرما را بسیار بهتر از مس هدایت می‌کند و صد برابر پایدارتر از فولاد است. در عین حال فوق‌العاده سبک و انعطاف‌پذیر است. گرافن به دلیل ساختار دوبعدی خاص خود، برخی از اثرات الکترومغناطیسی غیرعادی را نیز نشان می‌دهد که می‌تواند نوآوری‌های پیشگامانه در زمینه فناوری کوانتومی را امکان پذیر می‌کند.

منحصربه‌فردی این ماده جدید به نام «مولیبدن»

پروفسور «لیا والوف» از مؤسسه پیتر گوتنبرگ آلمان می‌گوید: سال‌های اخیر مواد دوبعدی دیگری مانند «فسفورن» یا «ژرمانن» معرفی شده‌اند. آن‌ها مانند مولیبدن، برخی خواص چشمگیر از خود نشان می‌دهند، در حالی که دومی هنوز از برخی جنبه‌ها با سایر مواد دوبعدی متفاوت است. بسیاری از مواد دوبعدی به گرما حساس هستند، اما مولیبدنن این گونه نیست. علاوه بر این، این اولین ماده فلزی ۲ بعدی است که در آن لایه‌های مستقل از هم می‌توانند آماده شوند.

ایجاد و کاربرد‌های بالقوه

محققان این ماده دوبعدی جدید را با استفاده از یک مایکروویو ساختند. آن‌ها ترکیبی از سولفید مولیبدن (MoS۲) و گرافن را تا سه هزار درجه سانتیگراد گرم کردند. در واکنشی که توسط میدان الکتریکی مایکروویو هدایت می‌شود، ساختار‌های مویی ریزشاخه‌ای موسوم به «سبیل»، تشکیل شد که در آن لایه‌های مولیبدنن مخروطی دیده می‌شوند.

پژوهشگران در اولین آزمایش‌ها، توانستند خواص مفید مختلفی را مشاهده کنند. مولیبدنن از نظر مکانیکی بسیار پایدار است. به عنوان مثال، می‌توان از آن به عنوان پوششی برای الکترود‌ها استفاده کرد تا باتری‌ها را حتی قوی‌تر کند.

محققان انتظار دارند که این ماده به دلیل ساختار دوبعدی خاصی که دارد، خواص الکترونیکی عجیب‌تری، مشابه گرافن، داشته باشد. به دلیل خاصیت فلزی آن، الکترون‌هایی که آزادانه حرکت می‌کنند نیز دارد. این مواد در دو طرف مولیبدنن انباشته می‌شوند، که این ماده را به یک کاندیدای جالب برای کاتالیزور‌ها برای تسریع واکنش‌های شیمیایی تبدیل می‌کند.

پیاده‌سازی‌های عملی و همکاری‌ها

محققان آلمانی پیش از این با همکاری مؤسسه فناوری هند در «پتنه» و دانشگاه نیوکاسل استرالیا، توانسته‌اند یک کاربرد علمی عملی برای مولیبدنن ایجاد کنند. از این ماده به دلیل پایداری و رسانایی الکتریکی و حرارتی عالی‌اش می‌توان به‌عنوان نوک اندازه‌گیری برای میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و طیف‌سنجی RAMAN ارتقا یافته سطحی (SERS) استفاده کرد.

مشاهدات اولیه نمونه نشان می‌دهد که مولیبدن مزایای مختلفی را نسبت به مواد سازنده نوک میکروسکوپ ارائه می‌دهد و به دلیل شکل نازک و مسطح آن، می‌تواند محافظت ویژه‌ای در برابر سیگنال‌های تداخل ناخواسته ایجاد کند.

نتایج این تحقیقات که دکتر «امیرحسین توابی» از مؤسسه پیتر گوتنبرگ نیز در آن شرکت داشته در نشریه «نیچر نانوتکنولوژی» منتشر شده است.