Goed geleidend alternatief voor grafeen geproduceerd

Het is onderzoekers gelukt om borofeen te produceren. Borofeen is een 'tweedimensionaal' familielid van grafeen en bestaat uit het element boor. Het inmiddels beroemde grafeen bestaat uit koolstof. Net als grafeen bestaat borofeen uit een enkele laag atomen in een honingraatstructuur.

In januari 2014 kwam aan het licht dat het theoretisch mogelijk moest zijn om een enkellaagsmateriaal van booratomen te vervaardigen, wat nu dan ook daadwerkelijk gelukt is. Boor is in zijn normale staat een halfmetaal of metalloïde en functioneert als halfgeleider, maar als 'tweedimensionale' film heeft het goed geleidende eigenschappen.

Om borofeen te produceren, maakten de onderzoekers een opstelling in een vacuümkamer onder een ultrahoog vacuüm waar een substraat van zilver in lag. Vervolgens werd het boor verdampt met een elektronenstraal om daarna neer te slaan op het zilver. Het zilveren substraat was nodig omdat zilver niet met boor reageert. Het materiaal werd opgedampt bij temperaturen tussen de 450 en 700 graden Celsius. Dit bleek het best te werken bij temperaturen van rond de 550°C.

Het boor sloeg op twee verschillende manieren neer op het zilver. Bij een hogere neerslagsnelheid en lagere temperaturen werd de boorfilm homogeen of vrijwel plat. Als de neerslagsnelheid lager was en de temperatuur hoger, vormde zich een geribbelde film of 'striped-phase nanoribbons'. Welke van de twee varianten het best bruikbaar zal zijn, is nog niet duidelijk.

Wel zijn er ideeën over hoe de fases reageren. Zo zijn er theorieën dat de eigenschappen van de geribbelde film in verschillende richtingen heel anders zullen zijn. Wetenschappers vermoeden dat borofeen meer metallische eigenschappen zal hebben in de richting parallel aan de 'rimpels', terwijl loodrecht op de rimpels het materiaal mogelijk minder of niet geleidend is. Het materiaal zou dan kunnen fungeren als een eenrichtingsmetaal. Dat laatste kan interessant zijn, zegt een van de onderzoekers Andrew Mannix op de nieuwssite van Science.

Ook vermoeden de onderzoekers op basis van theoretisch onderzoek dat de trekvastheid van borofeen hoger is dan die van enig ander bekend materiaal. Het is nog niet gelukt de film te scheiden van het zilver en ook moet er nog bedacht worden hoe het borofeen te beschermen tegen de omgeving. Buiten de vacuümkamer ondergaat het borofeen snel verschillende chemische reacties met de buitenlucht. Misschien is het mogelijk het borofeen in een beschermde laag silicium in te pakken of iets anders om het stabiel te maken.

De manier om het materiaal te produceren is vrij eenvoudig, waardoor laboratoria over de hele wereld het zonder al te veel problemen moeten kunnen namaken. Wetenschappers van verschillende universiteiten publiceerden hun werkwijze in het tijdschrift Science. Grafeen werd pas voor het eerst in 2004 gemaakt. Daarna volgden enkele andere platte materialen, zoals staneen.

Grafeen en vergelijkbare materialen zijn in potentie op veel manieren toe te passen voor elektronica, zoals voor oprolbare beeldschermen, gevoelige sensors en minuscule chips. De materialen zijn licht en supersterk, maar productie op grote schaal is tot nu toe een obstakel gebleken.

Borofeen. Bron: Science

Reacties (20)

[DeathMaster]

Een alternatief, ja. Maar heeft ook voordelen over het gebruik van grafeen? Want grafeen is spotgoedkoop om te maken, waar borium een schaars goed is dat (zonder op te zoeken) waarschijnlijk vele malen duurder is.

[Iblies]

Nee joh, boor zat.

Het probleem bij veel metalen is wie ze uit de grond gaat halen. Zelden wordt het puur uit de grond gehaald en in veel gevallen is het een bijproduct.

China haalt bijvoorbeeld de meeste kolen uit de grond waarbij veel 'zeldzame' metalen bijvangst zijn. Niettemin cruciaal, echter hebben de kolen gruwelijk veel waarde voor bijvoorbeeld stroomopwekking en ijzer/staal industrie.


En in een markt van vraag en aanbod kunnen gekke dingen gebeuren.
Met de kennis van vandaag is de goudprijs van afgelopen decennium niet alleen te wijten aan de crisis. Een grootverbruiker was de electronica-branche. Echter hebben die met name op mobiel gebied gigantische sprongen gezet op verkleinen van chips maar nog belangrijker verbruik. De drang naar exotischere materialen is daardoor ook gedaald.

[TheMak]

Uit een kilo boor kan je tientallen miljoenen laagjes halen. Want de laagjes zijn nogal dun.

[uname -r]

Boor (Borium) is niet zeldzaam. Voor verschillende toepassingen word Boriumsillicaat glas gebruikt, waaronder als basis ondergrond voor 3D printers. Dit omdat het glas niet vervormt/uit elkaar knalt (spanning onder hoge temperaturen) wanneer verhit, zodat het printen van bijv. ABS een stuk makkelijker wordt (met wat ander spul erop zodat het ABS blijft plakken). En omdat het niet vervormd dus je print mooi vlak blijft.
En die plaatjes kosten niet veel, kan mij dus niet voorstellen dat het een zeldzaam element is.

Ik know wiki, but https://nl.wikipedia.org/wiki/Boriumsilicaat

[Reactie gewijzigd door uname -r op 22 juli 2024 16:44]

[Haykee]

Interessant hier iets over te lezen! ben benieuwd voor welke apparatuur dit toegepast gaat worden.

[Rob Coops]

Dit gaat niet toegepast worden in apparatuur, nou ja voorlopig niet.

Als het ongeveer het zelfde verloopt als met andere zeer veel belovende materialen dan is er nog jaren onderzoek nodig voor men hier echt iets nuttigs van kan maken. Om dit dan productie rijp te krijgen en dingen echt werkend te maken zijn we nog weer jaren verder.

[B00m3rang]

"De manier om het materiaal te produceren is vrij eenvoudig, waardoor laboratoria over de hele wereld het zonder al te veel problemen moeten kunnen namaken"

Dit suggereert dat het wel zeker sneller moet gaan dan met grafeen. Ik ben het met je eens dat je dit niet gaat terug zien in de Galaxy S7/8 of de volgende iPhone. Maar als een materiaal makkelijk te produceren is staan er wel 100 bedrijven in de rij om maar zo snel mogelijk een graantje mee te pikken. Dit was bij grafeen wel anders. Iedereen probeerde het maar niemand lukte het. Dus zag je dat de eerste 2 jaar iedereen grafeen helemaal de hemel in prijsde, maar daarna werd het soort van vergeten. Hoe ik het nu begrijp zal dit niet zo gaan met borofeen om de simpele reden dat iedereen er mee kan werken en er onderzoek naar kan doen.

[Rob Coops]

Dat is wel erg optimistisch als ik zie dat men het goedje nog niet heeft weten los te weken van het substraat, nog een manier heeft uitgewerkt om het buiten de vacuum kamer te kunnen plaatsen zonder dat het reageert met de buitenlucht.

Het kan zomaar zijn dat het niet lukt om op een goed reproduceerbare en of betaalbare manier dit materiaal los te weken van het substraat dan wel het buiten de vacuum kamer te kunnen plaatsen. Daar naast zijn de meeste wonder eigenschappen theoretisch en dus kan het zo maar zijn dat eenmaal los van het substraat en gebruikt in tests dit goedje toch niet zo geweldig blijkt te zijn omdat we ondanks al onze kunde we als we op op deze schaal werken nog wel eens voor een kleine verassing komen te staan en onze voorspellingen niet helemaal lijken te koppen.

[WillySis]

De termijn waarop iets wat door wetenschappers getoond wordt ook in de praktijk gebruik wordt is meestal gewoon op een combinatie van prijs en behoefte gebaseerd.
Als dit inderdaad zo gemakkelijk te maken is door eenvoudig opdampen en insluiten, dan kan je het wellicht al binnen 5 tot 7 jaar in chips tegenkomen. Daar loopt men nu zo langzamerhand tegen de fysieke grenzen aan. Daar is een hoge kostenpost om naar een ander productieproces over te schakelen heel normaal. Dit komt ook elke 5 tot 7 jaar terug.

Voor toepassing in batterijen ed zal het langer duren. Daar praat je over een totaal andere productie en grote hoeveelheden. De kosten voor een batterij zal zeker in het begin vele malen hoger zijn dan bij andere technieken. Daar zal de prijs gewoon te hoog liggen.

[zonoskar]

Wat is nou het voordeel van dit tov grafeen? Is dat laatste moeilijker te maken, of minder goed geleidend?

[Neuron Collider]

Als ik het goed begrijp:

Borofeen
"De manier om het materiaal te produceren is vrij eenvoudig"

Grafeen
"productie op grote schaal is tot nu toe een obstakel gebleken."

Maar ze staan dus nog nergens want :
"Het is nog niet gelukt de film te scheiden van het zilver en ook moet er nog bedacht worden hoe het borofeen te beschermen tegen de omgeving"

Dus wordt het nog afwachten of dit een makkelijke productieproces wordt, warschijnlijk niet maargoed, misschien wel op grote schaal toepasbaar.

[Reactie gewijzigd door Neuron Collider op 22 juli 2024 16:44]

[letatcest]

Eigenlijk is het natuurlijk allemaal kort door de bocht. Het materiaal produceren is in dit geval vrij makkelijk gelukt waarbij we moeten aantekenen dat het nog niet van het zilveren substraat afgehaald is. Misschien is het dus wel heel moeilijk los te fabriceren, je weet het niet. Het is erg fundamenteel onderzoek...

Met andere woorden: het duurt misschien nog wel 20 jaar voor het ook maar in iets verwerkt kan worden. Of 30.

[Reactie gewijzigd door letatcest op 22 juli 2024 16:44]

[SteveWoz]

trekvastheid

Wat is dit?

[mark-k]

Waarschijnlijk bedoelen ze de treksterkte.

[Jolke]

In het Engels heet het tensile strength; de eigenschap van een materiaal onder maximale stress net voordat het breekt of scheurt.

https://en.wikipedia.org/wiki/Ultimate_tensile_strength

[BoozeWooz]

Ze bliojven maar met nieuw spul komen maar nogsteeds niks terecht in nieuwe mobieltjes!?...Waar blijven onze supper-accu's? Subsidiesponzen, geloof ze pas zodra dit in de markt ligt en niet op de blawuie ogen/mooie verhaaltjes.

[Reactie gewijzigd door BoozeWooz op 22 juli 2024 16:44]

[Iblies]

De prijs van de gewone li-on is anders heel hard gedaald, en de bodem is nog niet in zicht. Tesla bied al 10kWh aan voor 3500 euro,
volgens sommige moet 100 euro de kWh haalbaar zijn. Kun je voorstellen dat wanneer de 200 wordt gehaald, het beeld op de weg veranderd, dat autofabrikanten heel hard achter de oren gaan krabben wat hun volgend model zal moeten worden.

Je hebt eigenlijk een genie/gek nodig die het in een stroomversnelling zal zetten.

Zo werden de eerste tablets verguisd, maar de eerste IPad werd de hemel ingeprezen, en het had niet eens een volwaardig OS.

En er zijn meer voorbeelden te noemen waarbij iets revolutionairs in een net wat ander jasje wel slaagt.

[Max Hunt]

Dan zou ik dit soort nieuws opslaan en pas na een jaar of 5-10-20 lezen. Er zit een enorm verschil tussen een eerste proof-of-concept en massa-productie. Dit proces zal soms wat sneller gaan en soms nog wel trager.

[computerjunky]

Klinkt leuk maar dat is het niet.

Boor is zeldzaam en vrij moeilijk te winnen en dus geen goed alternatief voor grafeen.

[Hkuit]

en gewoon niet de berichten boven die van jou eerst lezen hè...