31 Ιαν 2016

Βοροφένιο, ακόμα ένα δισδιάστατο υλικό

Η οικογένεια των δισδιάστατων «θαυματουργών» υλικών - με πιο γνωστό το γραφένιο που ανακαλύφθηκε το 2004 - διευρύνεται συνεχώς. Η νέα προσθήκη είναι το βοροφένιο, ένα πολύ λεπτό στρώμα με πάχος μόλις ενός ατόμου του χημικού στοιχείου βορίου, που δημιούργησαν ερευνητές στις ΗΠΑ.
Οι επιστήμονες του Εθνικού Εργαστηρίου Argonne του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ και του Πανεπιστημίου Stony Brook της Νέας Υόρκης, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Science, δήλωσαν ότι το βοροφένιο είναι ένα ασυνήθιστο υλικό, που έχει πολλές μεταλλικές ιδιότητες στη νανοκλίμακα, παρόλο που το τρισδιάστατο στοιχείο βόριο είναι μη μεταλλικό.
Γενικότερα, τα δισδιάστατα υλικά θεωρούνται ενδιαφέροντα κυρίως για τις ηλεκτρονικές ιδιότητές τους. Στην περίπτωση του βοροφένιου, υπάρχουν και μεταλλικές ιδιότητες. 
Επειδή το βοροφένιο είναι τόσο μεταλλικό όσο και λεπτό σε επίπεδο ατόμου, θα μπορούσε μελλοντικά να αξιοποιηθεί σε διάφορες εφαρμογές, από τα ηλεκτρονικά έως τα φωτοβολταϊκά, όπως ανακοίνωσε ο επικεφαλής ερευνητής Νέιθαν Γκούιζινγκερ.
Οι ερευνητές δήλωσαν ότι επειδή μόλις τώρα αρχίζει η μελέτη των ιδιοτήτων του βοροφενίου, είναι ακόμη πρόωρο να μιλήσει κανείς για τις δυνατότητές του, αλλά φαίνεται ένα πολλά υποσχόμενο υλικό. Οι πρώτες δοκιμές δείχνουν ότι το βοροφένιο μπορεί να πάρει διάφορες μορφές ανάλογα με τις συνθήκες θερμοκρασίας όπου παράγεται και με το πώς διατάσσονται τα άτομα του βορίου. 
Προς το παρόν, το βοροφένιο έχει δημιουργηθεί πάνω σε ένα υπόστρωμα αργύρου. Το επόμενο βήμα θα είναι η δημιουργία ενός ξεχωριστού αυτόνομου φύλλου από βοροφένιο.
Η ανακάλυψη του βοροφενίου ανοίγει πιθανώς το δρόμο για την ανακάλυψη ενός άλλου δισδιάστατου υλικού, του αλουμινενίου (στρώματος πάχους ενός ατόμου αλουμινίου), καθώς το αλουμίνιο βρίσκεται ακριβώς κάτω από το βόριο στον Περιοδικό Πίνακα των χημικών στοιχείων.

Πηγή : in.gr

27 Ιαν 2016

Το πρώτο υφαντό σε μοριακό επίπεδο

Το νανοϋφαντό αποτελείται από οργανικές ίνες που συγκρατούνται με ομοιοπολικούς δεσμούς
 (Πηγή: Omar Yaghi, Berkeley Lab and UC Berkeley)  

Υπάρχουν πλέον πολλοί τρόποι για τη δημιουργία νανοϋλικών, μέχρι σήμερα όμως η αρχαιότερη μέθοδος κατασκευής υφασμάτων είχε διαφύγει της προσοχής. Το πρώτο ατομικό υφαντό, το οποίο παρουσιάζεται στο Science αντί στο «Βελόνα και Πλέξιμο», δεν προορίζεται για ρούχα αλλά για την παραγωγή καυσίμων από τον αέρα.
 «Επεκτείναμε την τέχνη της ύφανσης στο ατομικό και μοριακό επίπεδο, κάτι που μας δίνει έναν πανίσχυρο νέο τρόπο να χειριζόμαστε την ύλη με ακρίβεια προκειμένου να πετύχουμε μοναδικές και χρήσιμες μηχανικές ιδιότητες» καμαρώνει ο Ομάρ Γιάγκι του Εθνικού Εργαστηρίου «Λόρενς Μπέρκλεϊ» στην Καλιφόρνια, επικεφαλής της μελέτης.
 «Στη Χημεία, η ύφανση είναι κάτι που προσπαθούμε να πετύχουμε εδώ και καιρό. Στη Βιολογία, είναι άγνωστη» συνεχίζει.
 «Παρόλα αυτά, καταφέραμε να βρούμε τρόπο να υφάνουμε οργανικές ίνες, κάτι που μας επιτρέπει να σχεδιάζουμε και να δημιουργούμε δισδιάστατες και τρισδιάστατες δομές» αναφέρει.
Το υφαντό του Γιάγκι είναι επισήμως το πρώτο τρισδιάστατο «ομοιοπολικό οργανικό πλαίσιο» ή COF. Ονομάζεται έτσι επειδή αποτελείται από ελικοειδές οργανικές ίνες που εμπλέκονται μεταξύ τους και συγκρατούνται στη θέση τους με ισχυρούς ομοιοπολικούς χημικούς δεσμούς.
Κλειδί για την ύφανσή τους είναι η χρήση μορίων που περιέχουν χαλκό και λειτουργούν σαν μήτρα, φέρνοντας τις οργανικές ίνες στην κατάλληλη θέση ώστε να διασταυρωθούν αυθόρμητα. Ο χαλκός αφαιρείται στη συνέχεια με χημικές μεθόδους, αφήνοντας πίσω του το άκρως ελαστικό υφαντό.
Το μοριακό υφαντό COF προσφέρει αυξημένη αντοχή και ελαστικότητα σε σχέση με άλλα COF, υλικά που θεωρούνται σημαντικά επειδή μπορούν να απορροφούν μεγάλες ποσότητες αερίων όπως το διοξείδιο του άνθρακα.
άκρως πορώδεις τρισδιάστατοι κρύσταλλοι, οι οποίοι μπορούν να απορροφούν και να παγιδεύουν στο εσωτερικό τους μεγάλες ποσότητες άλλων μορίων.
Η σημαντικότερη εφαρμογή που θα μπορούσε να έχει το νέο υλικό, είναι οι ερευνητές, είναι η απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα από εγκαταστάσεις ορυκτών καυσίμων, ή ακόμα και από την ατμόσφαιρα. 
Καταλύτες που θα ενσωματώνονταν στο πλεκτό θα μετέτρεπαν το διοξείδιο του άνθρακα σε μονοξείδιο, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη για την παραγωγή καυσίμων, πλαστικών και φαρμάκων.
Όπως φαίνεται, όταν η υφαντουργία συνδυάζεται με τη χημεία οι δυνατότητες είναι πολλές.

Πηγή : in.gr

24 Ιαν 2016

Ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς δαπάνη ενέργειας από "εξωτικά" υλικά


Ένα υλικό που παράγει αυθόρμητα το δικό του ηλεκτρικό ρεύμα θα μπορούσε μια μέρα να οδηγήσει σε ηλεκτρονικές συσκευές με θεαματική μικρή κατανάλωση ενέργειας, αναφέρουν ερευνητές στην Ιαπωνία και την Κίνα.
Η μελέτη τους στην επιθεώρηση "Nature Communications" αφορά τους λεγόμενους τοπολογικούς μονωτές, των οποίων η ύπαρξη προβλέφθηκε το 2005 και επιβεβαιώθηκε το 2007. Τα ιδιαίτερα αυτά υλικά ουσιαστικά συμπεριφέρονται ως αγωγοί από έξω και ως μονωτές από μέσα : το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να ταξιδεύει μόνο στις άκρες ή στην επιφάνεια του υλικού, ενώ το εσωτερικό τους είναι μονωτικό.
Η ερευνητική ομάδα εξετάζει έναν τοπολογικό μονωτή του οποίου η συμπεριφορά δεν είχε εξηγηθεί επαρκώς μέχρι σήμερα. Πρόκειται για μια ένωση του βισμουθίου, του αντιμονίου και του τελούριου [(Sb,Bi)2Te3], εμπλουτισμένη με χρώμιο, η οποία παρουσιάζει μαγνητικές ιδιότητες και παράγει ένα ασθενές ηλεκτρικό ρεύμα στην επιφάνειά της όταν βρίσκεται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.
Μέχρι σήμερα, λένε οι ερευνητές, κανείς δεν γνώριζε γιατί το υλικό αυτό είναι μαγνητικό και συμπεριφέρεται ως τοπολογικός μονωτής.
Η έρευνα αποκάλυψε ότι τα μη μεταλλικά στοιχεία του υλικού (τελούριο και βισμούθιο) μεσολαβούν στις αλληλεπιδράσεις των μαγνητικών ατόμων χρωμίου, τα οποία ουσιαστικά συμπεριφέρονται ως μικροσκοπικοί μαγνήτες. Χάρη στα μη μαγνητικά στοιχεία τα άτομα χρωμίου ευθυγραμμίζουν τους βόρειους και νότιους «πόλους» τους και δίνουν έτσι μαγνητικές ιδιότητες σε ολόκληρο το υλικό.
Η ανακάλυψη, εκτιμά η ερευνητική ομάδα, ανοίγει το δρόμο για την ανάπτυξη νέων τοπολογικών μονωτών. Όπως λέει ο Ακίο Κιμούρα του Πανεπιστημίου της Χιροσίμα, μέλος της ομάδας, «η ελπίδα μας είναι ότι το επίτευγμα αυτό θα οδηγήσει στη δημιουργία νέων υλικών που λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου».
Και αυτό ίσως δώσει μια γενιά ηλεκτρονικών συσκευών με εξαιρετικά μικρή κατανάλωση.

Πηγή : in.gr