دانشمندان موفق به ساخت ورق‌های فلزی فوق نازک شده‌اند که فقط چند اتم ضخامت دارند. طبق آخرین تحقیق منتشرشده، محققان با روشی جدید، ورق‌های بیسموت، گالیم، ایندیوم، قلع و سرب را توسعه داده‌اند که صدها هزار بار نازک‌تر از موی انسان هستند.

براساس گزارش سایت «interestingengineering»، این پژوهش را آکادمی فیزیک چین انجام داده و نشان می‌دهد این ورق‌های فوق‌نازک هدایت الکتریکی بسیار بالایی دارند. دانشمندان تأکید کردند وقتی فلزات به ورق‌هایی با ضخامت فقط یک یا چند اتم تبدیل شوند، خواص آنها به‌شدت تغییر می‌کند. این پدیده به محدودیت کوانتومی (Quantum Confinement) معروف است و باعث می‌شود مواد در ابعاد نانومتری خواصی متفاوت از حالت سه‌بعدی معمول خود پیدا کنند.

چالش پایداری و روش جدید برای تولید ورق‌های نازک و پایدار

نتایج این پژوهش که در مجله Nature منتشر شده، نشان می‌دهد خواص جدید این مواد می‌توانند کاربردهای بسیار مهمی در صنعت داشته باشند. یکی از چالش‌های اصلی این فلزات پایداری آنها در ابعاد میکرومتری یا بزرگ‌تر است؛ زیرا اتم‌های آنها تمایل دارند به ساختار سه‌بعدی طبیعی خود بازگردند و در هوای آزاد اکسید شوند.

محققان چینی با استفاده از پرس هیدرولیک ساده روشی کم‌هزینه برای کاهش ضخامت فلزات تا سطح اتمی ابداع کرده‌اند. این روش ساده و کم‌هزینه در مقایسه با تکنیک‌های پیچیده و گران‌قیمت موجود، کریستال‌های دوبعدی پایداری تولید می‌کند که ابعادی بیش از ۱۰۰ میکرومتر دارند.

روش تولید این ورق‌ها پرس فلزات بین یاقوت‌ است

برای ساخت این ورق‌های فوق‌نازک، تیم تحقیقاتی فلز مورد نظر را بین دو سطح محافظ (سندان) یاقوتی (Sapphire Anvils) گرم کرده و سپس تحت فشار قرار داده‌اند تا فلز هنگام سردشدن نازک شود. ازآنجایی‌که مولیبدن دی‌سولفید (MoS₂) نسبت به یاقوت اتصال قوی‌تری با فلز دارد، محققان توانستند لایه‌های فلزی را مانند ساندویچ از دستگاه جدا کنند.

طبق گزارش SCMP، تیم چینی با این روش ورق‌های ۵ فلز مختلف را فقط با چند اتم ضخامت و عرض چندصد میکرومتر تولید کرده‌اند که برای چنین ماده‌ای ابعادی بسیار بزرگ محسوب می‌شود.

پژوهشگران اعلام کرده‌اند این روش را می‌توان برای هر فلزی با نقطه ذوب پایین به کار برد. براساس نظر یکی از داوران این تحقیق، این نخستین بار نیست که فلزات اتمی تولید می‌شوند اما دستاوردهای این تیم چینی به‌دلیل مقیاس بزرگ‌تر و تولید واقعی فلزات دوبعدی، منحصر‌به‌فرد است.

تحولی در تولید دستگاه‌های الکترونیکی آینده

«خاویر سانچز یاماگیشی»، فیزیک‌دان دانشگاه کالیفرنیا که روی مواد دوبعدی تحقیق می‌کند، اعلام کرده این تازه نقطه شروع است؛ اکنون سایر محققان می‌توانند خواص این ورق‌های فلزی را بررسی کنند. او همچنین تأکید کرده پایداری و ابعاد بزرگ این مواد فرصت‌های زیادی برای ادغام آنها با دیگر مواد و ساخت دستگاه‌های الکترونیکی و فوتونیکی جدید فراهم می‌کند.

این دستاورد می‌تواند مسیر تولید مواد دوبعدی فلزی را هموار کند و زمینه‌ساز تحولات مهمی در صنعت الکترونیک و فناوری نانو شود. برخی کارشناسان معتقدند این دستاورد می‌تواند نحوه تولید دستگاه‌های الکترونیکی مثل ترانزیستورهای کم‌مصرف، تراشه‌های نسل بعدی و حسگرهای فوق حساس را متحول کند.