โครงสร้างคาร์บอนแบบใหม่ความบางระดับอะตอม

นักวิจัยจาก University of Marburg และ Aalto University ค้นพบเครือข่ายโครงสร่างคาร์บอนแบบใหม่ซึ่งมีอะตอมที่บางคล้ายคลึงกับกราฟีน แต่มีรูปทรงสี่เหลี่ยม หกเหลี่ยม และแปดเหลี่ยม

คาร์บอนนั้นเป็นส่วนประกอบในวัตถุหลากหลายชนิดซึ่งมอบความแข็งแรงให้อย่างเหลือเชื่อ เช่น เพชร หรือกราไฟต์ ซึ่งตัวอย่างของกราฟีนที่รู้จักกันนั้นจะมีความหนาเพียงระดับอะตอม 1 ชั้นเท่านั้น ถือเป็นวัสดุที่บางที่สุดเท่าที่รู้จักกันมาและคุณสมบัติทั่วไปก็เหมาะสำหรับงานอิเล็กทรอนิกส์หรือวิศวะกรรมที่ใช้เทคโนโลยีระดับสูง โดยอะตอมจะจับตัวกันเป็ฯรูปหกเหลี่ยมเป็นเครือข่ายคล้ายกับรังผึ้ง

วัสดุใหม่ที่ค้นพบนี้มีความบางระดับเดียวกับกราฟีนแต่มีการสร้างโครงสร้างขึ้นเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยม หกเหลี่ยมและแปดเหลี่ยม เมื่อตรวจสอบลึกลงไปก็พบว่าคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์แตกต่างจากกราฟีนอย่างมาก

ด้วยโครงสร้างรูปแบบคาร์บอนที่แตกต่างออกไปทำให้มีคุณสมบัติแบบโลหะ ซึ่งเรียกโครงสร้างเครือข่ายนี้ว่า Biphenylene Network โดยมีความกว้างขนาดแค่ 21 อะตอมแต่กลับมีคุณสมับติเหมือนโลหะในขณะที่กราฟีนเป็นได้เพียงเซมิคอนดักเตอร์ในขนาดที่เท่ากัน ด้วยลักษณะแคบเป็นเส้นเหล่านี้ทำให้สามารถใช้เป็นสายสำหรับเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ที่มีพื้นฐานมาจากคาร์บอนได้เป็นอย่างดี และยังใช้เป็นวัสดุ Anode ที่ดียิ่งขึ้นได้สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งทำให้มีพื้นที่เพิ่มขึ้นอีกด้วยหากเทียบกับวัสดุที่เป็นกราฟีนในปัจจุบัน

วัสดุใหม่นี้สร้างโดยการรวมโมเลกุลที่มีคาร์บอนบนพื้นผิวทองที่มีความเรียบระดับสูงที่สุด โมเลกุลเหล่านี้จะสร้างโครงสร้างเหมือนโซ่ขึ้นมาซึ่งประกอบด้วยส่วนที่เป็นหกเหลี่ยมและปฏิกริยาต่อมาที่จะเชี่มโซ่เหล่าีน้เข้าด้วยกันเป็นรูปสี่เหลี่ยมหรือแปดเหลี่ยม โดขฟีเจอร์สำคัญของห่วงโซ่เหล่านี้ คือ Chiral ซึ่งหมายความว่าสิ่งเหล่านี้จะมีตัวตนได้โดยการเป็นรูปแบบกระจกสะท้อนสองรูปแบบ เหมือนกับมือซ้ายและขวา ห่วงโซ่ที่มีโครงสร้างแบบเดียวกันจะมารวมกันบนพื้นผิวทองกลายเป็นการจับตัวที่มีลำดับอย่างดีก่อนที่จะเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน สิ่งเหล่านี้เป็นข้อมูลสำคัญสำหรับวัสดุคาร์บอนแบบใหม่เนื่องจากปฏิกริยาระหว่างโซ่ที่แตกต่างกันสองชุดนำไปสู่กราฟีนเท่านั้น แต่แนวคิดใหม่นี้กลับทำให้เกิดเป็น Biphenylene แทนที่กราฟีน

ที่มา:
Aalto.fi