Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર.તમે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ સાથે બ્રાઉઝર સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો.શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટ કરેલ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા Internet Explorer માં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો).વધુમાં, ચાલુ સમર્થનની ખાતરી કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટ બતાવીએ છીએ.
સ્લાઇડર્સ સ્લાઇડ દીઠ ત્રણ લેખો દર્શાવે છે.સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે પાછળના અને આગળના બટનોનો ઉપયોગ કરો અથવા દરેક સ્લાઇડમાંથી આગળ વધવા માટે અંતે સ્લાઇડ કંટ્રોલર બટનોનો ઉપયોગ કરો.
પાતળી-સ્તરના બોરોનમાં બિન-સંવાહક બોરોનના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સ્તરીકરણ પર અહેવાલ.આ અનન્ય અસર મેટલ મેશમાં બલ્ક બોરોનનો સમાવેશ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે જે વિદ્યુત વહનને પ્રેરિત કરે છે અને આ સક્ષમ વ્યૂહરચના સાથે બોરોન ફેબ્રિકેશન માટે જગ્યા ખોલે છે.વિવિધ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં કરવામાં આવેલા પ્રયોગો ~3–6 nm ની જાડાઈ સાથે વિવિધ તબક્કાઓના બોરીન ફ્લેક્સ મેળવવા માટે એક શક્તિશાળી સાધન પૂરા પાડે છે.બોરોનના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ નાબૂદીની પદ્ધતિ પણ જાહેર અને ચર્ચા કરવામાં આવી છે.આમ, સૂચિત પદ્ધતિ પાતળા સ્તરના બુર્સના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે નવા સાધન તરીકે સેવા આપી શકે છે અને બર્સ અને તેમની સંભવિત એપ્લિકેશનો સંબંધિત સંશોધનના વિકાસને વેગ આપી શકે છે.
દ્વિ-પરિમાણીય (2D) સામગ્રીએ તાજેતરના વર્ષોમાં તેમના વિશિષ્ટ ગુણધર્મો જેમ કે વિદ્યુત વાહકતા અથવા અગ્રણી સક્રિય સપાટીઓને લીધે ઘણો રસ મેળવ્યો છે.ગ્રાફીન સામગ્રીના વિકાસે અન્ય 2D સામગ્રી તરફ ધ્યાન દોર્યું છે, તેથી નવી 2D સામગ્રીઓ પર વ્યાપકપણે સંશોધન કરવામાં આવી રહ્યું છે.જાણીતા ગ્રાફીન ઉપરાંત, WS21, MoS22, MoSe3 અને WSe4 જેવા ટ્રાન્ઝિશન મેટલ ડિચાલ્કોજેનાઇડ્સ (TMD) નો પણ તાજેતરમાં સઘન અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે.ઉપરોક્ત સામગ્રી હોવા છતાં, હેક્સાગોનલ બોરોન નાઈટ્રાઈડ (hBN), બ્લેક ફોસ્ફરસ અને તાજેતરમાં સફળતાપૂર્વક ઉત્પાદિત બોરોનીન.તેમાંથી, બોરોન સૌથી નાની દ્વિ-પરિમાણીય પ્રણાલીઓમાંની એક તરીકે ખૂબ ધ્યાન આકર્ષિત કરે છે.તે ગ્રેફિનની જેમ સ્તરવાળી છે પરંતુ તેની એનિસોટ્રોપી, પોલીમોર્ફિઝમ અને ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચરને કારણે રસપ્રદ ગુણધર્મો દર્શાવે છે.જથ્થાબંધ બોરોન B12 આઇકોસાહેડ્રોનમાં મૂળભૂત બિલ્ડીંગ બ્લોક તરીકે દેખાય છે, પરંતુ B12 માં વિવિધ જોડાણ અને બંધન પદ્ધતિઓ દ્વારા વિવિધ પ્રકારના બોરોન સ્ફટિકો રચાય છે.પરિણામે, બોરોન બ્લોક્સ સામાન્ય રીતે ગ્રાફીન અથવા ગ્રેફાઇટ જેવા સ્તરીય નથી, જે બોરોન મેળવવાની પ્રક્રિયાને જટિલ બનાવે છે.વધુમાં, બોરોફીનના ઘણા પોલીમોર્ફિક સ્વરૂપો (દા.ત., α, β, α1, pmmm) તેને વધુ જટિલ બનાવે છે5.સંશ્લેષણ દરમિયાન પ્રાપ્ત થયેલા વિવિધ તબક્કાઓ હેરોના ગુણધર્મોને સીધી અસર કરે છે.તેથી, કૃત્રિમ પદ્ધતિઓના વિકાસ કે જે મોટા પાર્શ્વીય પરિમાણો અને ફ્લેક્સની નાની જાડાઈ સાથે તબક્કા-વિશિષ્ટ બોરોસેન્સ મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે તે માટે હાલમાં ઊંડા અભ્યાસની જરૂર છે.
2D સામગ્રીના સંશ્લેષણ માટેની ઘણી પદ્ધતિઓ સોનોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓ પર આધારિત છે જેમાં જથ્થાબંધ સામગ્રીને દ્રાવકમાં મૂકવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે કાર્બનિક દ્રાવક, અને કેટલાક કલાકો માટે સોનિકેટેડ.રંજન વગેરે.6 ઉપર વર્ણવેલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને જથ્થાબંધ બોરોનને બોરોફીનમાં સફળતાપૂર્વક એક્સફોલિએટ કર્યું.તેઓએ કાર્બનિક દ્રાવકો (મેથેનોલ, ઇથેનોલ, આઇસોપ્રોપેનોલ, એસીટોન, ડીએમએફ, ડીએમએસઓ) ની શ્રેણીનો અભ્યાસ કર્યો અને દર્શાવ્યું કે સોનિકેશન એક્સ્ફોલિયેશન એ મોટા અને પાતળા બોરોન ફ્લેક્સ મેળવવા માટેની એક સરળ પદ્ધતિ છે.વધુમાં, તેઓએ દર્શાવ્યું કે સંશોધિત હમર્સ પદ્ધતિનો ઉપયોગ બોરોનને એક્સ્ફોલિએટ કરવા માટે પણ થઈ શકે છે.પ્રવાહી સ્તરીકરણ અન્ય લોકો દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું છે: લિન એટ અલ.7 એ લો-લેયર β12-બોરીન શીટ્સનું સંશ્લેષણ કરવા માટે સ્ત્રોત તરીકે સ્ફટિકીય બોરોનનો ઉપયોગ કર્યો અને આગળ બોરીન-આધારિત લિથિયમ-સલ્ફર બેટરીમાં તેનો ઉપયોગ કર્યો અને લિ એટ અલ.8 નિમ્ન-સ્તરની બોરોનીન શીટ્સ દર્શાવી..તે સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ દ્વારા મેળવી શકાય છે અને સુપરકેપેસિટર ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે.જો કે, એટોમિક લેયર ડિપોઝિશન (ALD) એ બોરોન માટે બોટમ-અપ સિન્થેસિસ પદ્ધતિઓમાંની એક છે.મેનિક્સ એટ અલ.9 એ પરમાણુ શુદ્ધ ચાંદીના આધાર પર બોરોન પરમાણુ જમા કરે છે.આ અભિગમ અતિ-શુદ્ધ બોરોનીનની શીટ્સ મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે, જો કે કઠોર પ્રક્રિયાની પરિસ્થિતિઓ (અલ્ટ્રા-હાઈ વેક્યૂમ)ને કારણે બોરોનીનનું લેબોરેટરી-સ્કેલ ઉત્પાદન ગંભીર રીતે મર્યાદિત છે.તેથી, બોરોનિનના ઉત્પાદન માટે નવી કાર્યક્ષમ વ્યૂહરચના વિકસાવવી, વૃદ્ધિ/સ્તરીકરણ પદ્ધતિ સમજાવવી અને પછી તેના ગુણધર્મોનું સચોટ સૈદ્ધાંતિક વિશ્લેષણ કરવું મહત્વપૂર્ણ છે, જેમ કે પોલીમોર્ફિઝમ, ઇલેક્ટ્રિકલ અને થર્મલ ટ્રાન્સફર.એચ. લિયુ એટ અલ.10 એ Cu(111) સબસ્ટ્રેટ પર બોરોન વૃદ્ધિની પદ્ધતિની ચર્ચા કરી અને સમજાવ્યું.તે બહાર આવ્યું છે કે બોરોન પરમાણુ ત્રિકોણાકાર એકમો પર આધારિત 2D ગાઢ ક્લસ્ટરો બનાવવાનું વલણ ધરાવે છે, અને ક્લસ્ટરના કદમાં વધારો સાથે રચના ઊર્જા સતત ઘટતી જાય છે, જે સૂચવે છે કે તાંબાના સબસ્ટ્રેટ પર 2D બોરોન ક્લસ્ટરો અનિશ્ચિત સમય સુધી વિકાસ કરી શકે છે.દ્વિ-પરિમાણીય બોરોન શીટ્સનું વધુ વિગતવાર વિશ્લેષણ ડી. લી એટ અલ દ્વારા રજૂ કરવામાં આવ્યું છે.11, જ્યાં વિવિધ સબસ્ટ્રેટનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે અને સંભવિત કાર્યક્રમોની ચર્ચા કરવામાં આવી છે.તે સ્પષ્ટપણે દર્શાવેલ છે કે સૈદ્ધાંતિક ગણતરીઓ અને પ્રાયોગિક પરિણામો વચ્ચે કેટલીક વિસંગતતાઓ છે.તેથી, બોરોન વૃદ્ધિના ગુણધર્મો અને મિકેનિઝમ્સને સંપૂર્ણ રીતે સમજવા માટે સૈદ્ધાંતિક ગણતરીઓની જરૂર છે.આ ધ્યેય હાંસલ કરવાની એક રીત એ છે કે બોરોનને દૂર કરવા માટે એક સરળ એડહેસિવ ટેપનો ઉપયોગ કરવો, પરંતુ મૂળભૂત ગુણધર્મોની તપાસ કરવા અને તેના વ્યવહારિક ઉપયોગ12માં ફેરફાર કરવા માટે આ હજી પણ નાનું છે.
જથ્થાબંધ સામગ્રીમાંથી 2D સામગ્રીને એન્જિનિયરિંગ પીલીંગ કરવાની આશાસ્પદ રીત ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પીલિંગ છે.અહીં એક ઇલેક્ટ્રોડ બલ્ક સામગ્રી ધરાવે છે.સામાન્ય રીતે, સંયોજનો કે જે સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પદ્ધતિઓ દ્વારા એક્સ્ફોલિયેટ કરવામાં આવે છે તે અત્યંત વાહક હોય છે.તેઓ સંકુચિત લાકડીઓ અથવા ગોળીઓ તરીકે ઉપલબ્ધ છે.ગ્રેફાઇટ તેની ઊંચી વિદ્યુત વાહકતાને કારણે આ રીતે સફળતાપૂર્વક એક્સફોલિયેટ કરી શકાય છે.અચી અને તેની ટીમ 14 એ ગ્રેફાઇટ સળિયાને દબાવવામાં આવેલા ગ્રેફાઇટમાં રૂપાંતરિત કરીને સફળતાપૂર્વક ગ્રેફાઇટ એક્સ્ફોલિએટ કર્યું છે જેનો ઉપયોગ બલ્ક સામગ્રીના વિઘટનને રોકવા માટે કરવામાં આવે છે.અન્ય જથ્થાબંધ લેમિનેટને સફળતાપૂર્વક સમાન રીતે એક્સ્ફોલિયેટ કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, Janus15 ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ડિલેમિનેશનનો ઉપયોગ કરીને.એ જ રીતે, સ્તરીય કાળા ફોસ્ફરસ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સ્તરીકૃત છે, જેમાં લાગુ વોલ્ટેજને કારણે સ્તરો વચ્ચેની જગ્યામાં એસિડિક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ આયન ફેલાય છે.કમનસીબે, જથ્થાબંધ સામગ્રીની ઓછી વિદ્યુત વાહકતાને કારણે બોરોનનું બોરોફીનમાં સ્તરીકરણ માટે સમાન અભિગમ ફક્ત લાગુ કરી શકાતો નથી.પરંતુ જો ઈલેક્ટ્રોડ તરીકે ઉપયોગ કરવા માટે મેટલ મેશ (નિકલ-નિકલ અથવા કોપર-કોપર) માં છૂટક બોરોન પાવડરનો સમાવેશ કરવામાં આવે તો શું થાય છે?શું બોરોનની વાહકતાને પ્રેરિત કરવી શક્ય છે, જે વિદ્યુત વાહકની સ્તરવાળી સિસ્ટમ તરીકે વિદ્યુતરાસાયણિક રીતે વિભાજિત થઈ શકે છે?વિકસિત લો-લેયર બોરોનીનનો તબક્કો શું છે?
આ અભ્યાસમાં, અમે આ પ્રશ્નોના જવાબ આપીએ છીએ અને દર્શાવીએ છીએ કે આ સરળ વ્યૂહરચના આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, પાતળા બર્સ બનાવવા માટે એક નવો સામાન્ય અભિગમ પૂરો પાડે છે.
લિથિયમ ક્લોરાઇડ (LiCl, 99.0%, CAS: 7447-41-8) અને બોરોન પાવડર (B, CAS: 7440-42-8) સિગ્મા એલ્ડ્રીચ (યુએસએ) પાસેથી ખરીદવામાં આવ્યા હતા.સોડિયમ સલ્ફેટ (Na2SO4, ≥ 99.0%, CAS: 7757-82-6) ચેમપુર (પોલેન્ડ) થી સપ્લાય કરવામાં આવે છે.કાર્પિનેક્સ (પોલેન્ડ)માંથી ડાયમિથાઈલ સલ્ફોક્સાઇડ (DMSO, CAS: 67-68-5) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
એટોમિક ફોર્સ માઈક્રોસ્કોપી (AFM MultiMode 8 (Bruker)) સ્તરવાળી સામગ્રીની જાડાઈ અને જાળીના કદ પર માહિતી પૂરી પાડે છે.હાઇ રિઝોલ્યુશન ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (HR-TEM) 200 kV ના પ્રવેગક વોલ્ટેજ પર FEI Tecnai F20 માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવી હતી.ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ એક્સ્ફોલિયેશન દરમિયાન દ્રાવણમાં ધાતુના આયનોનું સ્થળાંતર નક્કી કરવા માટે હિટાચી ઝીમેન ધ્રુવીકૃત અણુ શોષણ સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર અને ફ્લેમ નેબ્યુલાઇઝરનો ઉપયોગ કરીને અણુ શોષણ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (AAS) વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.બલ્ક બોરોનની ઝેટા સંભવિતતા માપવામાં આવી હતી અને ઝેટા સાઈઝર (ZS Nano ZEN 3600, Malvern) પર જથ્થાબંધ બોરોનની સપાટીની સંભવિતતા નક્કી કરવા માટે કરવામાં આવી હતી.એક્સ-રે ફોટોઈલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (XPS) દ્વારા નમૂનાઓની સપાટીની રાસાયણિક રચના અને સંબંધિત અણુ ટકાવારીનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.સતત પ્રસારિત ઊર્જા (Ep = 50 eV) પર કાર્યરત સાયન્ટા SES 2002 ઇલેક્ટ્રોન એનર્જી એનાલાઇઝર (સ્વીડન) થી સજ્જ PREVAC સિસ્ટમ (પોલેન્ડ) માં Mg Ka રેડિયેશન (hν = 1253.6 eV) નો ઉપયોગ કરીને માપન હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું.વિશ્લેષણ ચેમ્બરને 5×10-9 mbarથી નીચેના દબાણ માટે ખાલી કરવામાં આવે છે.
સામાન્ય રીતે, 0.1 ગ્રામ ફ્રી-ફ્લોઇંગ બોરોન પાવડરને હાઇડ્રોલિક પ્રેસનો ઉપયોગ કરીને મેટલ મેશ ડિસ્ક (નિકલ અથવા કોપર) માં પ્રથમ દબાવવામાં આવે છે.ડિસ્કનો વ્યાસ 15 મીમી છે.તૈયાર ડિસ્કનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે થાય છે.બે પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો: (i) DMSO માં 1 M LiCl અને (ii) ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીમાં 1 M Na2SO4.પ્લેટિનમ વાયરનો ઉપયોગ સહાયક ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે થતો હતો.વર્કસ્ટેશનની યોજનાકીય રેખાકૃતિ આકૃતિ 1 માં બતાવવામાં આવી છે. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સ્ટ્રિપિંગમાં, આપેલ વર્તમાન (1 A, 0.5 A, અથવા 0.1 A) કેથોડ અને એનોડ વચ્ચે લાગુ કરવામાં આવે છે.દરેક પ્રયોગનો સમયગાળો 1 કલાકનો છે.તે પછી, સુપરનેટન્ટ એકત્રિત કરવામાં આવ્યું હતું, 5000 આરપીએમ પર સેન્ટ્રીફ્યુજ કરવામાં આવ્યું હતું અને ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીથી ઘણી વખત (3-5 વખત) ધોવામાં આવ્યું હતું.
વિવિધ પરિમાણો, જેમ કે ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેનો સમય અને અંતર, ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ વિભાજનના અંતિમ ઉત્પાદનના મોર્ફોલોજીને અસર કરે છે.અહીં આપણે ઇલેક્ટ્રોલાઇટના પ્રભાવની તપાસ કરીએ છીએ, લાગુ કરંટ (1 A, 0.5 A અને 0.1 A; વોલ્ટેજ 30 V) અને મેટલ ગ્રીડના પ્રકાર (ઇમ્પેક્ટના કદના આધારે Ni).બે અલગ અલગ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું: (i) 1 M લિથિયમ ક્લોરાઇડ (LiCl) ડાઇમેથાઇલ સલ્ફોક્સાઇડ (DMSO) અને (ii) 1 M સોડિયમ સલ્ફેટ (Na2SO4) ડીયોનાઇઝ્ડ (DI) પાણીમાં.પ્રથમમાં, લિથિયમ કેશન્સ (Li+) બોરોનમાં આંતરશે, જે પ્રક્રિયામાં નકારાત્મક ચાર્જ સાથે સંકળાયેલ છે.પછીના કિસ્સામાં, સલ્ફેટ આયન (SO42-) હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ બોરોનમાં આંતરશે.
શરૂઆતમાં, ઉપરોક્ત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની ક્રિયા 1 A ના પ્રવાહ પર દર્શાવવામાં આવી હતી. આ પ્રક્રિયામાં અનુક્રમે બે પ્રકારના મેટલ ગ્રીડ (Ni અને Cu) સાથે 1 કલાકનો સમય લાગ્યો હતો.આકૃતિ 2 પરિણામી સામગ્રીની અણુ બળ માઇક્રોસ્કોપી (AFM) છબી બતાવે છે, અને અનુરૂપ ઊંચાઈ પ્રોફાઇલ આકૃતિ S1 માં બતાવવામાં આવી છે.વધુમાં, દરેક પ્રયોગમાં બનાવેલ ફ્લેક્સની ઊંચાઈ અને પરિમાણો કોષ્ટક 1 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. દેખીતી રીતે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે Na2SO4 નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે કોપર ગ્રીડનો ઉપયોગ કરતી વખતે ફ્લેક્સની જાડાઈ ઘણી ઓછી હોય છે.નિકલ કેરિયરની હાજરીમાં છાલવાળી ફ્લેક્સની તુલનામાં, જાડાઈ લગભગ 5 ગણી ઓછી થાય છે.રસપ્રદ રીતે, ભીંગડાના કદનું વિતરણ સમાન હતું.જો કે, LiCl/DMSO બંને મેટલ મેશનો ઉપયોગ કરીને એક્સ્ફોલિયેશન પ્રક્રિયામાં અસરકારક હતું, પરિણામે બોરોસીનના 5-15 સ્તરો, અન્ય એક્સ્ફોલિએટિંગ પ્રવાહીની જેમ, પરિણામે બોરોસીન 7,8 ના બહુવિધ સ્તરો થાય છે.તેથી, વધુ અભ્યાસો આ ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં સ્તરીકૃત નમૂનાઓની વિગતવાર માળખું જાહેર કરશે.
A Cu_Li+_1 A, B Cu_SO42−_1 A, C Ni_Li+_1 A, અને D Ni_SO42−_1 A માં ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ડિલેમિનેશન પછી બોરોસીન શીટ્સની AFM છબીઓ.
ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (TEM) નો ઉપયોગ કરીને વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું.આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, બોરોનનું જથ્થાબંધ માળખું સ્ફટિકીય છે, જેમ કે બોરોન અને સ્તરીય બોરોન બંનેની TEM છબીઓ, તેમજ અનુરૂપ ફાસ્ટ ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ (FFT) અને અનુગામી સિલેક્ટેડ એરિયા ઇલેક્ટ્રોન ડિફ્રેક્શન (SAED) પેટર્ન દ્વારા પુરાવા મળે છે.ડીલેમિનેશન પ્રક્રિયા પછીના નમૂનાઓ વચ્ચેના મુખ્ય તફાવતો સરળતાથી TEM ઈમેજીસમાં જોવા મળે છે, જ્યાં ડી-સ્પેસીંગ વધુ તીક્ષ્ણ હોય છે અને અંતર ખૂબ ઓછા હોય છે (0.35–0.9 nm; કોષ્ટક S2).જ્યારે કોપર મેશ પર બનાવેલા નમૂનાઓ બોરોન8 ના β-રોમ્બોહેડ્રલ માળખા સાથે મેળ ખાય છે, ત્યારે નમૂનાઓ નિકલનો ઉપયોગ કરીને બનાવટીજાળીદારજાળીના પરિમાણોના સૈદ્ધાંતિક અનુમાનો સાથે મેળ ખાય છે: β12 અને χ317.આનાથી સાબિત થયું કે બોરોસીનનું માળખું સ્ફટિકીય હતું, પરંતુ એક્સ્ફોલિયેશન પર જાડાઈ અને સ્ફટિકનું માળખું બદલાઈ ગયું.જો કે, તે સ્પષ્ટપણે પરિણામી બોરીનની સ્ફટિકીયતા પર વપરાયેલ ગ્રીડ (Cu અથવા Ni) ની નિર્ભરતા દર્શાવે છે.Cu અથવા Ni માટે, તે અનુક્રમે સિંગલ-ક્રિસ્ટલ અથવા પોલીક્રિસ્ટલાઇન હોઈ શકે છે.અન્ય એક્સ્ફોલિયેશન તકનીકોમાં પણ ક્રિસ્ટલ ફેરફારો જોવા મળ્યા છે18,19.અમારા કિસ્સામાં, પગલું d અને અંતિમ માળખું વપરાયેલ ગ્રીડના પ્રકાર (Ni, Cu) પર ભારપૂર્વક આધાર રાખે છે.SAED પેટર્નમાં નોંધપાત્ર ભિન્નતાઓ મળી શકે છે, જે સૂચવે છે કે અમારી પદ્ધતિ વધુ સમાન સ્ફટિક રચનાઓની રચના તરફ દોરી જાય છે.વધુમાં, એલિમેન્ટલ મેપિંગ (EDX) અને STEM ઇમેજિંગ સાબિત કરે છે કે બનાવટી 2D સામગ્રીમાં બોરોન (ફિગ. S5) તત્વનો સમાવેશ થાય છે.જો કે, રચનાની ઊંડી સમજણ માટે, કૃત્રિમ બોરોફેન્સના ગુણધર્મોનો વધુ અભ્યાસ જરૂરી છે.ખાસ કરીને, બોરીન કિનારીઓનું વિશ્લેષણ ચાલુ રાખવું જોઈએ, કારણ કે તે સામગ્રીની સ્થિરતા અને તેના ઉત્પ્રેરક પ્રભાવ20,21,22 માં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે.
બલ્ક બોરોન A, B Cu_Li+_1 A અને C Ni_Li+_1 A અને અનુરૂપ SAED પેટર્ન (A', B', C') ની TEM છબીઓ;ફાસ્ટ ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ (FFT) TEM ઈમેજમાં નિવેશ.
બોરીન નમૂનાઓના ઓક્સિડેશનની ડિગ્રી નક્કી કરવા માટે એક્સ-રે ફોટોઈલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (XPS) કરવામાં આવી હતી.બોરોફીન સેમ્પલને ગરમ કરવા દરમિયાન, બોરોન-બોરોન રેશિયો 6.97% થી વધીને 28.13% (કોષ્ટક S3) થયો.દરમિયાન, બોરોન સબઓક્સાઇડ (BO) બોન્ડમાં ઘટાડો મુખ્યત્વે સપાટીના ઓક્સાઇડના વિભાજન અને બોરોન સબઓક્સાઇડનું B2O3 માં રૂપાંતરણને કારણે થાય છે, જે નમૂનાઓમાં B2O3 ની વધેલી માત્રા દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.અંજીર પર.S8 ગરમ થવા પર બોરોન અને ઓક્સાઇડ તત્વોના બંધન ગુણોત્તરમાં ફેરફારો દર્શાવે છે.એકંદર સ્પેક્ટ્રમ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે.S7.પરીક્ષણો દર્શાવે છે કે બોરોનીન ગરમ થતાં પહેલાં 1:1 અને ગરમ થયા પછી 1.5:1 ના બોરોન:ઓક્સાઇડ ગુણોત્તરમાં સપાટી પર ઓક્સિડાઇઝ થાય છે.XPS ના વધુ વિગતવાર વર્ણન માટે, પૂરક માહિતી જુઓ.
વિદ્યુતરાસાયણિક વિભાજન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે લાગુ કરંટની અસરને ચકાસવા માટે અનુગામી પ્રયોગો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા.પરીક્ષણો અનુક્રમે LiCl/DMSO માં 0.5 A અને 0.1 A ના પ્રવાહો પર હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા.AFM અભ્યાસના પરિણામો ફિગમાં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. 4, અને અનુરૂપ ઊંચાઈ પ્રોફાઇલ્સ ફિગમાં બતાવવામાં આવે છે.S2 અને S3.0.5 A પર પ્રયોગોમાં બોરોફેન મોનોલેયરની જાડાઈ લગભગ 0.4 nm,12,23 છે અને કોપર ગ્રીડની હાજરીને ધ્યાનમાં લેતા, સૌથી પાતળી ફ્લેક્સ લગભગ 0.6–2.5 μm ના પાર્શ્વીય પરિમાણો સાથે 5-11 બોરોફેન સ્તરોને અનુરૂપ છે.વધુમાં, સાથે પ્રયોગોમાંનિકલગ્રીડ, અત્યંત નાની જાડાઈના વિતરણ (4.82–5.27 nm) સાથે ફ્લેક્સ મેળવવામાં આવ્યા હતા.રસપ્રદ વાત એ છે કે, સોનોકેમિકલ પદ્ધતિઓ દ્વારા મેળવેલ બોરોન ફ્લેક્સ 1.32–2.32 nm7 અથવા 1.8–4.7 nm8 ની રેન્જમાં સમાન ફ્લેક કદ ધરાવે છે.વધુમાં, અચી એટ અલ દ્વારા પ્રસ્તાવિત ગ્રાફીનનું ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ એક્સ્ફોલિયેશન.14 મોટા ફ્લેક્સ (>30 µm) માં પરિણમ્યું, જે પ્રારંભિક સામગ્રીના કદ સાથે સંબંધિત હોઈ શકે છે.જો કે, ગ્રાફીન ફ્લેક્સ 2-7 nm જાડા હોય છે.લાગુ કરંટને 1 A થી 0.1 A સુધી ઘટાડીને વધુ સમાન કદ અને ઊંચાઈના ફ્લેક્સ મેળવી શકાય છે. આમ, 2D સામગ્રીના આ મુખ્ય ટેક્સચર પેરામીટરને નિયંત્રિત કરવું એ એક સરળ વ્યૂહરચના છે.એ નોંધવું જોઇએ કે નિકલ ગ્રીડ પર 0.1 A ના વર્તમાન સાથે હાથ ધરવામાં આવેલા પ્રયોગો સફળ થયા ન હતા.આ તાંબાની તુલનામાં નિકલની ઓછી વિદ્યુત વાહકતા અને બોરોફેન24 બનાવવા માટે જરૂરી અપૂરતી ઊર્જાને કારણે છે.Cu_Li+_0.5 A, Cu_Li+_0.1 A, Cu_SO42-_1 A, Ni_Li-_0.5 A અને Ni_SO42-_1 A નું TEM વિશ્લેષણ અનુક્રમે આકૃતિ S3 અને આકૃતિ S4 માં બતાવવામાં આવ્યું છે.
એફએમ ઇમેજિંગ દ્વારા અનુસરવામાં આવેલ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ એબ્લેશન.(A) Cu_Li+_1A, (B) Cu_Li+_0.5A, (C) Cu_Li+_0.1A, (D) Ni_Li+_1A, (E) Ni_Li+_0.5A.
અહીં અમે પાતળા સ્તરની કવાયત (ફિગ. 5) માં જથ્થાબંધ કવાયતના સ્તરીકરણ માટે સંભવિત મિકેનિઝમનો પણ પ્રસ્તાવ આપીએ છીએ.શરૂઆતમાં, ઇલેક્ટ્રોડમાં વહનને પ્રેરિત કરવા માટે બલ્ક બરને Cu/Ni ગ્રીડમાં દબાવવામાં આવ્યું હતું, જેણે સહાયક ઇલેક્ટ્રોડ (Pt વાયર) અને કાર્યકારી ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે સફળતાપૂર્વક વોલ્ટેજ લાગુ કર્યું હતું.આ આયનોને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા સ્થળાંતર કરવાની અને કેથોડ/એનોડ સામગ્રીમાં એમ્બેડ થવા દે છે, જે વપરાયેલ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પર આધાર રાખે છે.AAS વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે આ પ્રક્રિયા દરમિયાન ધાતુના જાળીમાંથી કોઈ આયનો છોડવામાં આવ્યા નથી (પૂરક માહિતી જુઓ).દર્શાવે છે કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી ફક્ત આયનો જ બોરોન બંધારણમાં પ્રવેશ કરી શકે છે.આ પ્રક્રિયામાં વપરાતા જથ્થાબંધ વ્યાપારી બોરોનને પ્રાથમિક કોષ એકમો, icosahedral B12ના રેન્ડમ વિતરણને કારણે ઘણીવાર "અમૂર્ફ બોરોન" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જે ક્રમબદ્ધ β-રોમ્બોહેડ્રલ માળખું (ફિગ. S6) બનાવવા માટે 1000°C સુધી ગરમ થાય છે. 25માહિતી અનુસાર, પ્રથમ તબક્કે લિથિયમ કેશન્સ સરળતાથી બોરોન સ્ટ્રક્ચરમાં દાખલ થાય છે અને B12 બેટરીના ટુકડાને ફાડી નાખે છે, જે આખરે β-rhombohedra, β12 અથવા χ3 જેવા અત્યંત સુવ્યવસ્થિત બંધારણ સાથે દ્વિ-પરિમાણીય બોરોનીન માળખું બનાવે છે. , લાગુ વર્તમાન અને પર આધાર રાખીનેજાળીદારસામગ્રીજથ્થાબંધ બોરોન અને તેની મુખ્ય ભૂમિકા માટે Li+ અને ડિલેમિનેશન પ્રક્રિયામાં તેની મુખ્ય ભૂમિકાને પ્રદર્શિત કરવા માટે, તેની ઝેટા સંભવિત (ZP) -38 ± 3.5 mV (પૂરક માહિતી જુઓ) માપવામાં આવી હતી.જથ્થાબંધ બોરોન માટે નકારાત્મક ZP મૂલ્ય સૂચવે છે કે આ અભ્યાસમાં વપરાતા અન્ય આયનો (જેમ કે SO42-) કરતાં હકારાત્મક લિથિયમ કેશન્સનું ઇન્ટરકેલેશન વધુ કાર્યક્ષમ છે.આ બોરોન માળખામાં Li+ ના વધુ કાર્યક્ષમ પ્રવેશને પણ સમજાવે છે, જેના પરિણામે વધુ કાર્યક્ષમ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ દૂર થાય છે.
આમ, અમે Li+/DMSO અને SO42-/H2O સોલ્યુશન્સમાં Cu/Ni ગ્રીડનો ઉપયોગ કરીને બોરોનના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સ્તરીકરણ દ્વારા લો-લેયર બોરોન્સ મેળવવા માટે એક નવી પદ્ધતિ વિકસાવી છે.તે વર્તમાન લાગુ અને વપરાયેલ ગ્રીડના આધારે વિવિધ તબક્કામાં આઉટપુટ આપે છે તેવું પણ લાગે છે.એક્સ્ફોલિયેશન પ્રક્રિયાની પદ્ધતિ પણ પ્રસ્તાવિત અને ચર્ચા કરવામાં આવી છે.તે નિષ્કર્ષ પર આવી શકે છે કે ગુણવત્તા-નિયંત્રિત લો-લેયર બોરોનીન સરળતાથી બોરોન વાહક તરીકે યોગ્ય મેટલ મેશ પસંદ કરીને અને લાગુ કરંટને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને સરળતાથી ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, જેનો વધુ ઉપયોગ મૂળભૂત સંશોધન અથવા વ્યવહારિક કાર્યક્રમોમાં થઈ શકે છે.વધુ મહત્ત્વની વાત એ છે કે બોરોનના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સ્તરીકરણનો આ પ્રથમ સફળ પ્રયાસ છે.એવું માનવામાં આવે છે કે આ માર્ગનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે બિન-વાહક સામગ્રીને દ્વિ-પરિમાણીય સ્વરૂપોમાં એક્સ્ફોલિએટ કરવા માટે થઈ શકે છે.જો કે, સંશ્લેષિત લો-લેયર બર્સની રચના અને ગુણધર્મોની વધુ સારી સમજણ તેમજ વધારાના સંશોધનની જરૂર છે.
વર્તમાન અભ્યાસ દરમિયાન બનાવેલ અને/અથવા વિશ્લેષણ કરાયેલ ડેટાસેટ્સ RepOD રિપોઝીટરી, https://doi.org/10.18150/X5LWAN પરથી ઉપલબ્ધ છે.
દેસાઈ, જે.એ., અધિકારી, એન. અને કૌલ, એબી સેમિકન્ડક્ટર ડબલ્યુએસ2 પીલ રાસાયણિક કાર્યક્ષમતા અને એડિટિવલી ફેબ્રિકેટેડ ગ્રાફીન-ડબલ્યુએસ2-ગ્રાફીન હેટરોસ્ટ્રક્ચર્ડ ફોટોોડિઓડ્સમાં તેનો ઉપયોગ.RSC એડવાન્સ 9, 25805–25816.https://doi.org/10.1039/C9RA03644J (2019).
લી, એલ. એટ અલ.ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની ક્રિયા હેઠળ MoS2 ડિલેમિનેશન.જે. એલોય.તુલના.862, 158551. https://doi.org/10.1016/J.JALLCOM.2020.158551 (2021).
ચેન, એક્સ. એટ અલ.ઓરડાના તાપમાને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન NO2 ગેસ સેન્સર માટે લિક્વિડ-ફેઝ સ્તરવાળી 2D MoSe2 નેનોશીટ્સ.નેનોટેકનોલોજી 30, 445503. https://doi.org/10.1088/1361-6528/AB35EC (2019).
યુઆન, એલ. એટ અલ.મોટા પાયે 2D સામગ્રીના ગુણાત્મક યાંત્રિક ડિલેમિનેશન માટેની વિશ્વસનીય પદ્ધતિ.AIP એડવાન્સિસ 6, 125201. https://doi.org/10.1063/1.4967967 (2016).
ઓયુ, એમ. એટ અલ.બોરોનનો ઉદભવ અને ઉત્ક્રાંતિ.અદ્યતન વિજ્ઞાન.8, 2001 801. https://doi.org/10.1002/ADVS.202001801 (2021).
રંજન, પી. વગેરે.વ્યક્તિગત હેરો અને તેમના વર્ણસંકર.અદ્યતન અલ્મા મેટર.31:1-8.https://doi.org/10.1002/adma.201900353 (2019).
લિન, એચ. એટ અલ.લિથિયમ-સલ્ફર બેટરી માટે કાર્યક્ષમ ઇલેક્ટ્રોકેટાલિસ્ટ્સ તરીકે β12-બોરીનનાં ઓફ-ગ્રીડ લો-લેયર સિંગલ વેફરનું મોટા પાયે ઉત્પાદન.SAU નેનો 15, 17327–17336.https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04961 (2021).
લી, એચ. એટ અલ.લો-લેયર બોરોન શીટ્સનું મોટા પાયે ઉત્પાદન અને પ્રવાહી તબક્કાના વિભાજન દ્વારા તેમની ઉત્તમ સુપરકેપેસીટન્સ કામગીરી.SAU નેનો 12, 1262–1272.https://doi.org/10.1021/acsnano.7b07444 (2018).
મેનિક્સ, એજે બોરોન સિન્થેસિસ: એનિસોટ્રોપિક દ્વિ-પરિમાણીય બોરોન પોલીમોર્ફ્સ.વિજ્ઞાન 350 (2015), 1513-1516.https://doi.org/10.1126/science.aad1080 (1979).
લિયુ એચ., ગાઓ જે., અને ઝાઓ જે. બોરોન ક્લસ્ટરોથી Cu(111) સપાટી પર 2D બોરોન શીટ્સ સુધી: વૃદ્ધિ પદ્ધતિ અને છિદ્ર રચના.વિજ્ઞાનરિપોર્ટ 3, 1-9.https://doi.org/10.1038/srep03238 (2013).
લી, ડી. એટ અલ.દ્વિ-પરિમાણીય બોરોન શીટ્સ: માળખું, વૃદ્ધિ, ઇલેક્ટ્રોનિક અને થર્મલ પરિવહન ગુણધર્મો.વિસ્તૃત ક્ષમતાઓ.અલ્મા મેટર.30, 1904349. https://doi.org/10.1002/adfm.201904349 (2020).
ચહલ, એસ. વગેરે.બોરેન માઇક્રોમિકેનિક્સ દ્વારા એક્સ્ફોલિયેટ કરે છે.અદ્યતન અલ્મા મેટર.2102039(33), 1-13.https://doi.org/10.1002/adma.202102039 (2021).
લિયુ, એફ. એટ અલ.ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ એક્સ્ફોલિયેશન દ્વારા ગ્રાફીન સામગ્રીનું સંશ્લેષણ: તાજેતરની પ્રગતિ અને ભાવિ સંભવિત.કાર્બન એનર્જી 1, 173–199.https://doi.org/10.1002/CEY2.14 (2019).
અચી, ટીએસ એટ અલ.ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સ્તરીકરણનો ઉપયોગ કરીને સંકુચિત ગ્રેફાઇટમાંથી ઉત્પાદિત સ્કેલેબલ, ઉચ્ચ ઉપજ ગ્રાફીન નેનોશીટ્સ.વિજ્ઞાનરિપોર્ટ 8(1), 8. https://doi.org/10.1038/s41598-018-32741-3 (2018).
ફેંગ, વાય. એટ અલ.દ્વિ-પરિમાણીય સામગ્રીનું જાનુસ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ડિલેમિનેશન.જે. અલ્મા મેટર.કેમિકલ.A. 7, 25691–25711.https://doi.org/10.1039/c9ta10487a (2019).
એમ્બ્રોસી એ., સોફર ઝેડ. અને પુમેરા એમ. લેયર્ડ બ્લેક ફોસ્ફરસથી ફોસ્ફોરીનનું ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ડિલેમિનેશન.એન્જી.કેમિકલ.129, 10579–10581.https://doi.org/10.1002/ange.201705071 (2017).
ફેંગ, બી. એટ અલ.દ્વિ-પરિમાણીય બોરોન શીટનું પ્રાયોગિક અમલીકરણ.નેશનલ કેમિકલ.8, 563–568.https://doi.org/10.1038/nchem.2491 (2016).
Xie Z. et al.દ્વિ-પરિમાણીય બોરોનેન: ગુણધર્મો, તૈયારી અને આશાસ્પદ એપ્લિકેશન.સંશોધન 2020, 1-23.https://doi.org/10.34133/2020/2624617 (2020).
જી, એક્સ. એટ અલ.ઇમેજ-માર્ગદર્શિત મલ્ટિમોડલ કેન્સર થેરાપી માટે અલ્ટ્રા-થિન દ્વિ-પરિમાણીય બોરોન નેનોશીટ્સનું નવલકથા ટોપ-ડાઉન સંશ્લેષણ.અદ્યતન અલ્મા મેટર.30, 1803031. https://doi.org/10.1002/ADMA.201803031 (2018).
ચાંગ, વાય., ઝાઈ, પી., હાઉ, જે., ઝાઓ, જે., અને ગાઓ, જે. સુપિરિયર HER અને OER ખામી-એન્જિનિયર PtSe 2 માં સેલેનિયમ ખાલી જગ્યાઓનું ઉત્પ્રેરક પ્રદર્શન: સિમ્યુલેશનથી પ્રયોગ સુધી.અદ્યતન ઊર્જાનું અલ્મા મેટર.12, 2102359. https://doi.org/10.1002/aenm.202102359 (2022).
લી, એસ. એટ અલ.અનન્ય ધાર પુનઃનિર્માણ દ્વારા ફોસ્ફોરીન નેનોરીબોન્સની એજ ઇલેક્ટ્રોનિક અને ફોનોન સ્થિતિઓને દૂર કરવી.18 વર્ષ નાની, 2105130. https://doi.org/10.1002/smll.202105130 (2022).
ઝાંગ, યુ, એટ અલ.કરચલીવાળા α-ફેઝ મોનોલેયર્સનું સાર્વત્રિક ઝિગઝેગ પુનઃનિર્માણ અને તેમના પરિણામે મજબૂત જગ્યા ચાર્જ વિભાજન.નેનોલેટ.21, 8095–8102.https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02461 (2021).
લી, ડબલ્યુ. એટ અલ.હનીકોમ્બ બોરોનીનનું પ્રાયોગિક અમલીકરણ.વિજ્ઞાનબળદ63, 282-286.https://doi.org/10.1016/J.SCIB.2018.02.006 (2018).
તાહેરીયન, આર. વાહકતા સિદ્ધાંત, વાહકતા.પોલિમર-આધારિત સંયોજનોમાં: પ્રયોગો, મોડેલિંગ અને એપ્લિકેશન્સ (કૌસર, એ. એડ.) 1–18 (એલ્સેવિયર, એમ્સ્ટરડેમ, 2019).https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812541-0.00001-X.
Gillespie, JS, Talley, P., Line, LE, Overman, KD, Synthesis, B., Kohn, JAWF, Nye, GK, Gole, E., Laubengayer, V., Hurd, DT, Newkirk, AE, Hoard, JL, Johnston, HLN, Hersh, EC Kerr, J., Rossini, FD, Wagman, DD, Evans, WH, Levine, S., Jaffee, I. Newkirk and boranes.ઉમેરો.રસાયણસેવા65, 1112. https://pubs.acs.org/sharingguidelines (જાન્યુઆરી 21, 2022).
આ અભ્યાસને નેશનલ સાયન્સ સેન્ટર (પોલેન્ડ) દ્વારા ગ્રાન્ટ નં.OPUS21 (2021/41/B/ST5/03279).
નિકલ વાયર મેશ એ ઔદ્યોગિક વાયરનો એક પ્રકાર છેકાપડનિકલ વાયરમાંથી બનાવેલ.તે તેની ટકાઉપણું, વિદ્યુત વાહકતા અને કાટ અને કાટ સામે પ્રતિકાર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.તેના વિશિષ્ટ ગુણધર્મોને લીધે, નિકલ વાયર મેશનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે એરોસ્પેસ, કેમિકલ અને ફૂડ પ્રોસેસિંગ જેવા ઉદ્યોગોમાં ફિલ્ટરેશન, સીવિંગ અને અલગ કરવા જેવા કાર્યક્રમોમાં થાય છે.તે વિવિધ આવશ્યકતાઓને અનુરૂપ મેશ કદ અને વાયર વ્યાસની શ્રેણીમાં ઉપલબ્ધ છે.