فوسفورن ماده‌ای اعجاب برانگیز برای شارژ فوق سریع:
نانونوار‌های انعطاف‌پذیر و مجزا از جنس فسفر کریستالی برای اولین بار در دنیا توسط محققان UCL تهیه شده‌اند که می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت الکترونیک و تکنولوژی شارژ سریع باتریها ایجاد کند. یکی از حوزه‌های کاربردی پیش بینی شده برای این ماده باتریهای با سرعت شارژ بالاست که می‌تواند تحول عظیمی در صنعت باتری به خصوص در حوزه‌ی خودروهای الکتریکی به ارمغان آورد.
از هنگام تولید فسفورن (فسفر دو بعدی) در سال 2014، بیش از صد مطالعه‌ی آزمایشگاهی روی آن انجام شده است که خواص جدید و شگفت آور آن می‌تواند با ساخت نوار‌های بسیار نازک از این ماده پدیدار شود. این خواص برای کاربرد گسترده در صنایع مختلف، بسیار ارزشمند هستند.
در مقاله‌ای که اخیرا در ژورنال Nature منتشر شد، محققان دانشگاه UCL، دانشگاه بریستول، دانشگاه ایالتی ویرجینیا و مؤسسه پلی تکنیک لوزان، چگونگی تشکیل فسفورن از بلورهای فسفر سیاه و یون‌های لیتیوم را مشخص نمودند.
این برای اولین بار است که نانونوار‌های مجزای فسفورن ساخته شده‌اند و همچنین خواص منحصر به فرد آن‌ها توسط این تیم تحقیقاتی شناسایی شده است و با توجه به نقش متحول‌کننده‌ای که دارند کاربرد‌های آن‌ها به سرعت در حال گسترش است.
این نوار‌ها با ضخامتی در حد یک لایه اتمی، پهنای 4 تا 50 نانومتر و طول 75 میکرومتر ساخته می‌شوند. نکته‌ی جالب در این نانونوارها، نسبت کشیدگی آن‌ها با نسبت کشیدگی کابل‌های نگه دارنده پل کابلی گلدن گیت قابل مقایسه است.
دانشمندان با استفاده از روش‌های تصویر برداری پیشرفته، توانستندکه ویژگی‌های این نوار‌ها را با جزئیات زیادی را مشخص کنند و مشخص شد که این نوار‌ها، بلوری، به شدت صاف و به طور غیرمعمولی انعطاف پذیر هستند. اکثر آن‌ها یک تک لایه با ضخامت یک اتم هستند اما در جایی هم که این نوار‌ها بیشتر از یک لایه تشکیل شده‌اند، تعداد لایه‌های تشکیل‌دهنده به 4 لایه خواهد رسید که بسیار بر روی یکدیگر فشرده‌اند.
پیش از این نانونوار‌های ماده‌های دیگری همچون گرافن تولید شده‌اند، اما نانو نوار‌های فسفورن تولید شده، پهنا، ضخامت، طول و نسبت کشیدگی بزرگتری دارند و علاوه بر این، آن‌ها می‌توانند به صورت رسوب در یک مایع تشکیل شوند که این روش می‌تواند برای تولید تجاری و ارزان قیمت آن‌ها در کاربرد‌های مختلف استفاده شود.
نانو نوار‌ها به وسیله‌ی ترکیب نمودن فسفر سیاه با یون‌های لیتیوم حل شده در محلول آمونیاک در منفی 50 درجه‌ی سانتی گراد تولید می‌شوند. بعد از 24 ساعت آمونیاک حذف شده و یک حلال آلی جایگزین آن می‌گردد که در این حالت محلولی حاوی نانونوارها با اندازه‌های مختلف تهیه می‌شود.
برای اینکه نانو نوار‌ها خواص کاملا مشخصی داشته باشند، باید پهنای آن‌ها در امتداد طول یکنواخت باشد که این مورد دقیقا برای این نوار‌ها برقرار است. در این تحقیق از میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) استفاده گردیده است که به کمک این میکروسکوپ گستره‌ای از طول، پهنا و ضخامت از صدها عدد نوار شناسایی شد.
این گروه می‌گویند که حوزه‌های کاربردی پیش بینی شده برای این ماده شامل باتریها، سلول‌های خورشیدی، قطعات ترموالکتریکی (برای تبدیل هدر رفت گرما به الکتریسیته)، فتوکاتالیست‌ها، نانوالکترونیک و محاسبات کوانتومی است. جالب اینکه، پیدایش اثرات غیرمعمولی همچون مغناطیس نوین و ترازهای توپولوژیکی نیز پیش بینی شده است.
منبع: www.sciencedaily.com
