سنتز یک چارچوب آلی یکپارچه با سیلیکون

یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی، به رهبری NIMS، از جمله موسسه علوم مولکولی (IMS) و دانشگاه آلتو در فنلاند، موفق به سنتز یک فیلم چارچوب آلی کووالانسی ادغام‌شده با سیلیکون دو بعدی (COF) روی سطح فلز شده‌اند. این نانوساختار با پیوند مولکول ها و اتم های سیلیکون با استفاده از یک واکنش شیمیایی جدید روی سطح به دست آمد. این تکنیک سنتز ممکن است به طور بالقوه برای توسعه مواد جدید به روشی از پایین به بالا قابل استفاده باشد

فیلم‌های COF با منافذ در ابعاد نانو، طیف گسترده‌ای از کاربردهای بالقوه، از مواد باتری گرفته تا کاتالیزورها و موادی که قادر به جداسازی مولکول‌های کوچک هستند، دارند. انتقال این قابلیت ها به فیلم های COF مستلزم جایگزینی اتم های کربن خاص در لایه های نازک مولکولی با عناصر شیمیایی دیگر مانند نیتروژن، بور و سیلیکون است.

سیلیکون ویژگی‌های مفیدی برای این جانشین‌ها دارد: این عنصر دومین عنصر شیمیایی فراوان از نظر وزن در پوسته زمین با عدد کلارک 25.8 درصد است، این عنصرمانند کربن از گروه 14 در جدول تناوبی است  و خواص شیمیایی و فیزیکی آن به خواص کربن بیش از هر عنصر شیمیایی دیگر شبیه است.

تلاش برای توسعه روشی برای جایگزینی کربن با سیلیکون در فیلم‌های COF ناموفق بود، تا حدی به این دلیل که سیلیکون یک ماده معدنی است و بنابراین به ندرت در سنتز مواد آلی از جمله فیلم‌های COF استفاده می‌شود.تلاش‌های عمده‌ای در سال‌های اخیر برای توسعه تکنیک‌های سنتز روی سطح برای تشکیل لایه‌های نازک کربن و لایه‌های COF بر روی سطوح جامدات فلزی با ایجاد واکنش‌های شیمیایی در مولکول‌های آلی کوچک روی این سطوح انجام شده است.

این تیم تحقیقاتی یک تکنیک سنتز مولکولی جدید را برای ادغام اتم‌های سیلیکون در مولکول‌های آلی کوچک با اجازه دادن به مولکول‌ها برای واکنش با سیلیکون رسوب‌شده روی  سطح یک بستر طلا، به جای قرار دادن آنها به مولکول‌ها با استفاده از سنتز آلی معمولی توسعه دادند. با استفاده از این روش،این  تیم برای اولین بار موفق به سنتز یک فیلم COF یکپارچه با سیلیکون (به عنوان مثال، نانوفیلم کربنی) شد.

این تکنیک ممکن است برای سنتز انواع لایه‌های نازک کربن با خواص فیزیکی متفاوت، از جمله آن‌هایی که حاوی عناصر گروه 14 سنگین‌تر (مانند ژرمانیوم و قلع) هستند، استفاده شود. این تیم قصد دارد تکنیک سنتز روی سطح را بیشتر بهبود بخشد تا بتوان از آن برای سنتز نانو فیلم‌های کربنی با ویژگی‌های مناسب برای توسعه نسل بعدی الکترونیک استفاده کرد.

منبع : phys.org

مترجم: سید سپهر ارومیهء