7ος χρόνος, ημέρα 2059η
Δευτέρα, 21 Ιουνίου 2021

Το νέο υλικό που θα αλλάξει τις συσκευές του μέλλοντος

Το νέο υλικό που θα αλλάξει τις συσκευές του μέλλοντος

Λεπτότερο από… τον ορισμό της λεπτότητας κι όμως ανθεκτικότερο και πιο ελατό από το ατσάλι. Αυτό είναι το βοροφένιο, ένα ακόμη εξωτικό δισδιάστατο υλικό μετά το γραφένιο, που υπόσχεται να φέρει επανάσταση στην νανοηλεκτρονική, τους κβαντικούς υπολογιστές, τις φωτοβολταϊκές συστοιχίες και την τεχνολογία μπαταριών.

Τα δισδιάστατα υλικά αποτελούνται από ένα ή δύο άτομα σε πάχος, γεγονός που τους προσδίδει μοναδικές ιδιότητες. Χαρακτηριστικό παράδειγμα το γραφένιο, μία από τις πιο σημαντικές ανακαλύψεις των τελευταίων δεκαετιών. Αποτελούμενο από ενιαίο στρώμα ατόμων άνθρακα, διατεταγμένα σε εξαγωνικό πλέγμα, το γραφένιο έχει χαρακτηριστεί ως ο «μαύρος χρυσός» του 21ου αιώνα, αφού ένας τόνος κοστίζει από 50.000 ως 200.000 δολάρια, ανάλογα με την ποιότητα και την καθαρότητα.

Ακόμα πιο «υποσχόμενο» υλικό είναι το βοροφένιο, με πάχος μόλις ενός ατόμου του χημικού στοιχείου βορίου. Το εντυπωσιακό με το βοροφένιο είναι ότι εκτός από ηλεκτρονικές ιδιότητες εμφανίζει και μεταλλικές, σε αντίθεση με το τρισδιάστατο βόριο το οποίο είναι μη μεταλλικό.

Κάπου εδώ, όμως, αρχίζουν τα δύσκολα. Το βοροφένιο παρασκευάζεται πιο δύσκολα ακόμα και από το γραφένιο, αλλά κυρίως η αντίδρασή του με τον ατμοσφαιρικό αέρα το καθιστά εξαιρετικά ασταθές. Με απλά λόγια δεν μπορεί να βρει καμιά εφαρμογή σε καθημερινή χρήση.

Η σύνθεσή του έλαβε για πρώτη φορά χώρα το 2015 και από τότε παρέμενε απομονωμένο σε εργαστηριακές συνθήκες. Ένα κομμάτι «χρυσού» που δεν μπορούσε να βγει από αυστηρά ελεγχόμενο περιβάλλον υπερ-υψηηλού κενού, αφού θα έπαυε να υπάρχει. Πρόσφατα, όμως, δύο ερευνητικές ομάδες από Πανεπιστήμιο Northwestern και το Πανεπιστήμιο της Φλόριντα, σε συνεργασία με επιστήμονες από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, κατόρθωσαν να ξαναγράψουν τις ιδιότητες του βοροφένιου, αλλάζοντας τη δομή του. Αναμιγνύοντας το βοροφένιο με υδρογόνο, δημιούργησαν ένα νέο υλικό, τη βοροφάνη, σταθερό σε συνθήκες περιβάλλοντος και ελκυστικό για χρήση στα πεδία της νανοηλεκτρονικής και της κβαντικής πληροφορικής.

Η ερευνητική ομάδα «καλλιέργησε» το βοροφένιο σε υπόστρωμα αργύρου και στη συνέχεια το εξέθεσε σε υδρογόνο για να σχηματίσει τη βοροφάνη. Παρόλο που το νέο υλικό έχει πάχος μόνο δύο ατόμων, η δομή του είναι αρκετά περίπλοκη λόγω των πολλών πιθανών διατάξεων που μπορούν να πάρουν τα άτομα βορίου και υδρογόνου.

Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να ενσωματωθεί εύκολα με άλλα υλικά και να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή νέων συσκευών οπτοηλεκτρονικής, ηλεκτρονικές διατάξεις και εξαρτήματα που αλληλεπιδρούν με το φως. Τέτοιες συσκευές ελέγχου και εκπομπής φωτός θεωρούνται ως το επόμενο εξελικτικό βήμα στα πεδία της υπολογιστικής, των τηλεπικοινωνιών, αλλά και της διαγνωστικής ιατρικής.