Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही मर्यादित CSS समर्थनासह ब्राउझर आवृत्ती वापरत आहात.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).याव्यतिरिक्त, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शैली आणि JavaScript शिवाय साइट दर्शवतो.
प्रति स्लाइड तीन लेख दर्शवणारे स्लाइडर.स्लाइड्समधून जाण्यासाठी मागील आणि पुढील बटणे वापरा किंवा प्रत्येक स्लाइडमधून जाण्यासाठी शेवटी स्लाइड कंट्रोलर बटणे वापरा.
नॉन-कंडक्टिंग बोरॉनचे पातळ-थर बोरॉनमध्ये इलेक्ट्रोकेमिकल स्तरीकरणावर अहवाल दिला.हा अनोखा प्रभाव धातूच्या जाळीमध्ये मोठ्या प्रमाणात बोरॉनचा समावेश करून प्राप्त केला जातो जो विद्युत वहन प्रेरित करतो आणि या व्यवहार्य धोरणासह बोरॉन फॅब्रिकेशनसाठी जागा मोकळी करतो.विविध इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये केलेले प्रयोग ~3-6 nm जाडीसह विविध टप्प्यांचे बोरीन फ्लेक्स मिळविण्यासाठी एक शक्तिशाली साधन प्रदान करतात.बोरॉनच्या इलेक्ट्रोकेमिकल निर्मूलनाची यंत्रणा देखील प्रकट केली जाते आणि चर्चा केली जाते.अशा प्रकारे, प्रस्तावित पद्धत पातळ-थर बुर्सच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी नवीन साधन म्हणून काम करू शकते आणि बर्स आणि त्यांच्या संभाव्य अनुप्रयोगांशी संबंधित संशोधनाच्या विकासास गती देऊ शकते.
द्विमितीय (2D) सामग्रीला अलीकडच्या वर्षांत त्यांच्या अद्वितीय गुणधर्मांमुळे जसे की विद्युत चालकता किंवा प्रमुख सक्रिय पृष्ठभागांमुळे खूप रस मिळाला आहे.ग्राफीन सामग्रीच्या विकासाने इतर 2D सामग्रीकडे लक्ष वेधले आहे, म्हणून नवीन 2D सामग्रीवर मोठ्या प्रमाणावर संशोधन केले जात आहे.सुप्रसिद्ध ग्राफीन व्यतिरिक्त, WS21, MoS22, MoSe3, आणि WSe4 सारख्या ट्रांझिशन मेटल डिचलकोजेनाइड्स (TMD) चा देखील अलीकडे सखोल अभ्यास केला गेला आहे.उपरोक्त सामग्री असूनही, षटकोनी बोरॉन नायट्राइड (hBN), ब्लॅक फॉस्फरस आणि अलीकडे यशस्वीरित्या उत्पादित बोरोनिन.त्यापैकी, बोरॉनने सर्वात तरुण द्विमितीय प्रणालींपैकी एक म्हणून लक्ष वेधले.हे ग्राफीनसारखे स्तरित आहे परंतु त्याच्या अॅनिसोट्रॉपी, बहुरूपता आणि क्रिस्टल रचनेमुळे मनोरंजक गुणधर्म प्रदर्शित करते.B12 icosahedron मध्ये मोठ्या प्रमाणात बोरॉन हे मूलभूत बिल्डिंग ब्लॉक म्हणून दिसते, परंतु B12 मध्ये वेगवेगळ्या जोडणी आणि बाँडिंग पद्धतींद्वारे विविध प्रकारचे बोरॉन क्रिस्टल्स तयार होतात.परिणामी, बोरॉन ब्लॉक सहसा ग्राफीन किंवा ग्रेफाइटसारखे स्तरित नसतात, ज्यामुळे बोरॉन मिळविण्याची प्रक्रिया गुंतागुंतीची होते.याशिवाय, बोरोफिनचे अनेक बहुरूपी प्रकार (उदा., α, β, α1, pmmm) ते आणखी गुंतागुंतीचे बनवतात.संश्लेषणादरम्यान प्राप्त झालेल्या विविध टप्प्यांचा थेट हॅरोच्या गुणधर्मांवर परिणाम होतो.म्हणूनच, सिंथेटिक पद्धतींचा विकास ज्यामुळे मोठ्या पार्श्व परिमाणे आणि फ्लेक्सच्या लहान जाडीसह फेज-विशिष्ट बोरोसेन्स प्राप्त करणे शक्य होते, सध्या सखोल अभ्यास आवश्यक आहे.
2D सामग्रीचे संश्लेषण करण्याच्या अनेक पद्धती सोनोकेमिकल प्रक्रियेवर आधारित आहेत ज्यामध्ये मोठ्या प्रमाणात सामग्री सॉल्व्हेंटमध्ये ठेवली जाते, सामान्यतः सेंद्रिय सॉल्व्हेंट, आणि कित्येक तासांसाठी सॉनिकेटेड.रंजन वगैरे.6 वर वर्णन केलेल्या पद्धतीचा वापर करून मोठ्या प्रमाणात बोरॉनचे बोरोफिनमध्ये यशस्वीरित्या एक्सफोलिएट केले.त्यांनी अनेक सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स (मिथेनॉल, इथेनॉल, आयसोप्रोपॅनॉल, एसीटोन, DMF, DMSO) चा अभ्यास केला आणि दाखवले की मोठ्या आणि पातळ बोरॉन फ्लेक्स मिळविण्यासाठी सोनिकेशन एक्सफोलिएशन ही एक सोपी पद्धत आहे.याव्यतिरिक्त, त्यांनी हे दाखवून दिले की सुधारित Hummers पद्धतीचा वापर बोरॉनचे एक्सफोलिएट करण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो.द्रव स्तरीकरण इतरांद्वारे प्रदर्शित केले गेले आहे: लिन एट अल.7 ने लो-लेयर β12-बोरिन शीट्सचे संश्लेषण करण्यासाठी स्फटिकीय बोरॉनचा स्रोत म्हणून वापर केला आणि पुढे बोरिन-आधारित लिथियम-सल्फर बॅटरीज आणि Li et al.8 कमी-स्तर बोरोनिन पत्रके प्रात्यक्षिक..हे सोनोकेमिकल संश्लेषणाद्वारे मिळू शकते आणि सुपरकॅपेसिटर इलेक्ट्रोड म्हणून वापरले जाऊ शकते.तथापि, अणु स्तर निक्षेप (ALD) ही देखील बोरॉनसाठी बॉटम-अप संश्लेषण पद्धतींपैकी एक आहे.Mannix et al.9 ने अणुदृष्ट्या शुद्ध चांदीच्या आधारावर बोरॉन अणू जमा केले.या दृष्टिकोनामुळे अल्ट्रा-प्युअर बोरोनिनची शीट मिळविणे शक्य होते, तथापि कठोर प्रक्रिया परिस्थितीमुळे (अल्ट्रा-हाय व्हॅक्यूम) बोरोनिनचे प्रयोगशाळा-प्रमाणात उत्पादन गंभीरपणे मर्यादित आहे.म्हणून, बोरोनिनच्या निर्मितीसाठी नवीन कार्यक्षम धोरणे विकसित करणे, वाढ/स्तरीकरण यंत्रणा स्पष्ट करणे आणि नंतर त्याच्या गुणधर्मांचे अचूक सैद्धांतिक विश्लेषण करणे, जसे की पॉलिमॉर्फिझम, इलेक्ट्रिकल आणि थर्मल ट्रान्सफर करणे महत्वाचे आहे.H. Liu et al.10 ने Cu(111) सब्सट्रेट्सवर बोरॉनच्या वाढीची यंत्रणा चर्चा केली आणि स्पष्ट केली.असे दिसून आले की बोरॉन अणू त्रिकोणी एककांवर आधारित 2D दाट क्लस्टर बनवतात आणि क्लस्टरच्या वाढत्या आकारासह निर्मिती ऊर्जा हळूहळू कमी होत जाते, हे सूचित करते की तांब्याच्या थरांवर 2D बोरॉन क्लस्टर अनिश्चित काळासाठी वाढू शकतात.द्विमितीय बोरॉन शीट्सचे अधिक तपशीलवार विश्लेषण डी. ली एट अल यांनी सादर केले आहे.11, जेथे विविध सब्सट्रेट्सचे वर्णन केले आहे आणि संभाव्य अनुप्रयोगांवर चर्चा केली आहे.हे स्पष्टपणे सूचित केले आहे की सैद्धांतिक गणना आणि प्रायोगिक परिणामांमध्ये काही विसंगती आहेत.म्हणून, बोरॉनच्या वाढीचे गुणधर्म आणि यंत्रणा पूर्णपणे समजून घेण्यासाठी सैद्धांतिक गणना आवश्यक आहे.हे उद्दिष्ट साध्य करण्याचा एक मार्ग म्हणजे बोरॉन काढून टाकण्यासाठी एक साधी चिकट टेप वापरणे, परंतु मूलभूत गुणधर्मांची तपासणी करण्यासाठी आणि त्याचा व्यावहारिक अनुप्रयोग सुधारण्यासाठी हे अद्याप खूपच लहान आहे12.
बल्क मटेरिअलमधून 2D मटेरियल सोलण्याचा अभियांत्रिकी मार्ग म्हणजे इलेक्ट्रोकेमिकल पीलिंग.येथे इलेक्ट्रोडपैकी एकामध्ये मोठ्या प्रमाणात सामग्री असते.सर्वसाधारणपणे, इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धतींनी विशेषत: एक्सफोलिएट केलेली संयुगे अत्यंत प्रवाहकीय असतात.ते कॉम्प्रेस्ड स्टिक्स किंवा टॅब्लेटच्या रूपात उपलब्ध आहेत.उच्च विद्युत चालकतेमुळे ग्रेफाइटला अशा प्रकारे यशस्वीरित्या एक्सफोलिएट केले जाऊ शकते.आची आणि त्याच्या टीम14 ने मोठ्या प्रमाणात सामग्रीचे विघटन रोखण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या पडद्याच्या उपस्थितीत ग्रेफाइट रॉड्सचे दाबलेल्या ग्रेफाइटमध्ये रूपांतर करून ग्रेफाइट यशस्वीरित्या एक्सफोलिएट केले आहे.इतर अवजड लॅमिनेट यशस्वीरित्या अशाच प्रकारे एक्सफोलिएट केले जातात, उदाहरणार्थ, Janus15 इलेक्ट्रोकेमिकल डेलेमिनेशन वापरून.त्याचप्रमाणे, स्तरित काळा फॉस्फरस इलेक्ट्रोकेमिकली स्तरीकृत आहे, अम्लीय इलेक्ट्रोलाइट आयन लागू व्होल्टेजमुळे थरांमधील जागेत पसरतात.दुर्दैवाने, मोठ्या प्रमाणात सामग्रीच्या कमी विद्युत चालकतेमुळे बोरॉनचे बोरोफिनमध्ये स्तरीकरण करण्यासाठी समान दृष्टिकोन लागू केला जाऊ शकत नाही.पण इलेक्ट्रोड म्हणून वापरल्या जाणार्‍या धातूच्या जाळीमध्ये (निकेल-निकेल किंवा तांबे-तांबे) सैल बोरॉन पावडर समाविष्ट केल्यास काय होते?बोरॉनची चालकता प्रेरित करणे शक्य आहे, ज्याला विद्युत वाहकांच्या स्तरित प्रणाली म्हणून इलेक्ट्रोकेमिकली विभाजित केले जाऊ शकते?विकसित लो-लेयर बोरोनिनचा टप्पा काय आहे?
या अभ्यासात, आम्ही या प्रश्नांची उत्तरे देतो आणि दाखवतो की ही साधी रणनीती आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, पातळ बुर्स तयार करण्यासाठी एक नवीन सामान्य दृष्टीकोन प्रदान करते.
लिथियम क्लोराईड (LiCl, 99.0%, CAS: 7447-41-8) आणि बोरॉन पावडर (B, CAS: 7440-42-8) Sigma Aldrich (USA) कडून खरेदी करण्यात आली.चेमपूर (पोलंड) येथून सोडियम सल्फेट (Na2SO4, ≥ 99.0%, CAS: 7757-82-6) पुरवले जाते.कार्पिनेक्स (पोलंड) येथील डायमिथाइल सल्फोक्साइड (DMSO, CAS: 67-68-5) वापरण्यात आले.
अणू शक्ती मायक्रोस्कोपी (AFM मल्टीमोड 8 (ब्रुकर)) स्तरित सामग्रीची जाडी आणि जाळीच्या आकाराची माहिती प्रदान करते.हाय रिझोल्यूशन ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (HR-TEM) 200 kV च्या प्रवेगक व्होल्टेजवर FEI Tecnai F20 मायक्रोस्कोप वापरून केली गेली.इलेक्ट्रोकेमिकल एक्सफोलिएशन दरम्यान मेटल आयनचे द्रावणात स्थलांतर निश्चित करण्यासाठी हिटाची झीमन ध्रुवीकृत अणू शोषण स्पेक्ट्रोफोटोमीटर आणि फ्लेम नेब्युलायझर वापरून अणु अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी (एएएस) विश्लेषण केले गेले.बल्क बोरॉनची झेटा क्षमता मोजली गेली आणि झेटा साइझर (ZS Nano ZEN 3600, Malvern) वर मोठ्या प्रमाणात बोरॉनची पृष्ठभागाची क्षमता निश्चित केली गेली.एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) द्वारे नमुन्यांच्या पृष्ठभागाची रासायनिक रचना आणि सापेक्ष अणू टक्केवारीचा अभ्यास केला गेला.PREVAC प्रणाली (पोलंड) मध्ये Mg Ka रेडिएशन (hν = 1253.6 eV) वापरून मोजमाप केले गेले जे Scienta SES 2002 इलेक्ट्रॉन ऊर्जा विश्लेषक (स्वीडन) ने सुसज्ज आहे जे स्थिर प्रसारित ऊर्जा (Ep = 50 eV) वर कार्य करते.विश्लेषण कक्ष 5×10-9 mbar पेक्षा कमी दाबावर रिकामा केला जातो.
सामान्यतः, 0.1 ग्रॅम फ्री-फ्लोइंग बोरॉन पावडर प्रथम हायड्रॉलिक प्रेस वापरून मेटल मेश डिस्कमध्ये (निकेल किंवा तांबे) दाबली जाते.डिस्कचा व्यास 15 मिमी आहे.तयार डिस्क इलेक्ट्रोड म्हणून वापरली जातात.दोन प्रकारचे इलेक्ट्रोलाइट्स वापरले गेले: (i) DMSO मध्ये 1 M LiCl आणि (ii) 1 M Na2SO4 विआयनीकृत पाण्यात.एक प्लॅटिनम वायर सहायक इलेक्ट्रोड म्हणून वापरली गेली.वर्कस्टेशनची योजनाबद्ध आकृती आकृती 1 मध्ये दर्शविली आहे. इलेक्ट्रोकेमिकल स्ट्रिपिंगमध्ये, कॅथोड आणि एनोड दरम्यान दिलेला प्रवाह (1 A, 0.5 A, किंवा 0.1 A) लागू केला जातो.प्रत्येक प्रयोगाचा कालावधी 1 तास आहे.त्यानंतर, सुपरनेटंट गोळा केले गेले, 5000 आरपीएमवर सेंट्रीफ्यूज केले गेले आणि डीआयनीकृत पाण्याने अनेक वेळा (3-5 वेळा) धुतले.
इलेक्ट्रोडमधील वेळ आणि अंतर यासारखे विविध पॅरामीटर्स, इलेक्ट्रोकेमिकल पृथक्करणाच्या अंतिम उत्पादनाच्या आकारविज्ञानावर परिणाम करतात.येथे आपण इलेक्ट्रोलाइटचा प्रभाव, लागू केलेला प्रवाह (1 A, 0.5 A आणि 0.1 A; व्होल्टेज 30 V) आणि धातूच्या ग्रिडचा प्रकार (प्रभाव आकारानुसार Ni) तपासतो.दोन भिन्न इलेक्ट्रोलाइट्सची चाचणी घेण्यात आली: (i) डायमिथाइल सल्फॉक्साइड (DMSO) मध्ये 1 M लिथियम क्लोराईड (LiCl) आणि (ii) 1 M सोडियम सल्फेट (Na2SO4) डीआयोनाइज्ड (DI) पाण्यात.प्रथम, लिथियम केशन्स (Li+) बोरॉनमध्ये आंतरकेंद्रित होतील, जे प्रक्रियेत नकारात्मक शुल्काशी संबंधित आहे.नंतरच्या प्रकरणात, सल्फेट आयन (SO42-) सकारात्मक चार्ज केलेल्या बोरॉनमध्ये आंतरकेंद्रित होईल.
सुरुवातीला, वरील इलेक्ट्रोलाइट्सची क्रिया 1 A च्या प्रवाहाने दर्शविली गेली होती. या प्रक्रियेला अनुक्रमे दोन प्रकारच्या धातूच्या ग्रिड (Ni आणि Cu) सह 1 तास लागला.आकृती 2 परिणामी सामग्रीची अणु शक्ती मायक्रोस्कोपी (AFM) प्रतिमा दर्शवते आणि संबंधित उंची प्रोफाइल आकृती S1 मध्ये दर्शविली आहे.याव्यतिरिक्त, प्रत्येक प्रयोगात तयार केलेल्या फ्लेक्सची उंची आणि परिमाणे तक्ता 1 मध्ये दर्शविली आहेत. वरवर पाहता, इलेक्ट्रोलाइट म्हणून Na2SO4 वापरताना, तांबे ग्रिड वापरताना फ्लेक्सची जाडी खूपच कमी असते.निकेल वाहकाच्या उपस्थितीत सोललेल्या फ्लेक्सच्या तुलनेत, जाडी सुमारे 5 पट कमी होते.विशेष म्हणजे, स्केलचे आकार वितरण समान होते.तथापि, LiCl/DMSO दोन्ही धातूंच्या जाळ्यांचा वापर करून एक्सफोलिएशन प्रक्रियेत प्रभावी होते, परिणामी बोरोसीनचे 5-15 स्तर, इतर एक्सफोलिएटिंग द्रवांप्रमाणेच, परिणामी बोरोसिन 7,8 चे अनेक स्तर होते.म्हणून, पुढील अभ्यासातून या इलेक्ट्रोलाइटमध्ये स्तरीकृत नमुन्यांची तपशीलवार रचना दिसून येईल.
A Cu_Li+_1 A, B Cu_SO42−_1 A, C Ni_Li+_1 A, आणि D Ni_SO42−_1 A मध्ये इलेक्ट्रोकेमिकल डिलेमिनेशन नंतर बोरोसीन शीट्सच्या AFM प्रतिमा.
ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (TEM) वापरून विश्लेषण केले गेले.आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, बोरॉनची मोठ्या प्रमाणात रचना स्फटिकासारखे आहे, जसे की बोरॉन आणि स्तरित बोरॉन दोन्हीच्या TEM प्रतिमा, तसेच संबंधित फास्ट फूरियर ट्रान्सफॉर्म (FFT) आणि त्यानंतरच्या सिलेक्टेड एरिया इलेक्ट्रॉन डिफ्रॅक्शन (SAED) नमुन्यांद्वारे पुरावा आहे.डीलेमिनेशन प्रक्रियेनंतरच्या नमुन्यांमधील मुख्य फरक TEM प्रतिमांमध्ये सहज दिसतो, जिथे d-स्पेसिंग अधिक तीव्र असतात आणि अंतर खूपच कमी असते (0.35–0.9 nm; टेबल S2).तांब्याच्या जाळीवर तयार केलेले नमुने बोरॉन 8 च्या β-rhombohedral संरचनेशी जुळत असताना, नमुने निकेल वापरून तयार केले गेले.जाळीलॅटिस पॅरामीटर्सच्या सैद्धांतिक अंदाजांशी जुळले: β12 आणि χ317.यावरून हे सिद्ध झाले की बोरोसीनची रचना क्रिस्टलीय होती, परंतु एक्सफोलिएशन झाल्यावर जाडी आणि स्फटिकाची रचना बदलली.तथापि, ते परिणामी बोरीनच्या स्फटिकतेवर वापरलेल्या ग्रिडचे (Cu किंवा Ni) अवलंबित्व स्पष्टपणे दर्शवते.Cu किंवा Ni साठी, ते अनुक्रमे सिंगल-क्रिस्टल किंवा पॉलीक्रिस्टलाइन असू शकते.इतर एक्सफोलिएशन तंत्र18,19 मध्ये क्रिस्टल बदल देखील आढळले आहेत.आमच्या बाबतीत, चरण d आणि अंतिम रचना वापरलेल्या ग्रिडच्या प्रकारावर (Ni, Cu) जोरदारपणे अवलंबून असते.SAED नमुन्यांमध्ये लक्षणीय भिन्नता आढळू शकतात, जे सुचविते की आमची पद्धत अधिक एकसमान क्रिस्टल स्ट्रक्चर्स तयार करते.याव्यतिरिक्त, एलिमेंटल मॅपिंग (EDX) आणि STEM इमेजिंगने सिद्ध केले की बनावट 2D सामग्रीमध्ये बोरॉन (Fig. S5) घटक असतात.तथापि, संरचनेच्या सखोल आकलनासाठी, कृत्रिम बोरोफेन्सच्या गुणधर्मांचा पुढील अभ्यास आवश्यक आहे.विशेषतः, बोरीन कडांचे विश्लेषण चालू ठेवले पाहिजे, कारण ते सामग्रीच्या स्थिरतेमध्ये आणि त्याच्या उत्प्रेरक कार्यक्षमतेमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात20,21,22.
बल्क बोरॉन A, B Cu_Li+_1 A आणि C Ni_Li+_1 A आणि संबंधित SAED नमुने (A', B', C') च्या TEM प्रतिमा;फास्ट फूरियर ट्रान्सफॉर्म (FFT) TEM प्रतिमेमध्ये समाविष्ट करणे.
क्ष-किरण फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) बोरीन नमुन्यांच्या ऑक्सिडेशनची डिग्री निर्धारित करण्यासाठी केली गेली.बोरोफिनचे नमुने गरम करताना, बोरॉन-बोरॉन प्रमाण 6.97% वरून 28.13% (टेबल S3) पर्यंत वाढले.दरम्यान, बोरॉन सबऑक्साइड (बीओ) बॉण्ड्सची घट मुख्यत्वे पृष्ठभागावरील ऑक्साईड वेगळे केल्यामुळे आणि बोरॉन सबऑक्साइडचे B2O3 मध्ये रूपांतर झाल्यामुळे होते, जसे की नमुन्यांमधील B2O3 च्या वाढीव प्रमाणाने सूचित केले आहे.अंजीर वर.S8 गरम झाल्यावर बोरॉन आणि ऑक्साईड घटकांच्या बाँडिंग गुणोत्तरामध्ये बदल दर्शविते.एकूण स्पेक्ट्रम अंजीर मध्ये दर्शविले आहे.S7.चाचण्यांमध्ये असे दिसून आले की बोरोनिनचे बोरॉन: ऑक्साईड गुणोत्तर 1:1 गरम करण्यापूर्वी आणि 1.5:1 गरम झाल्यानंतर पृष्ठभागावर ऑक्सिडाइझ होते.XPS च्या अधिक तपशीलवार वर्णनासाठी, पूरक माहिती पहा.
इलेक्ट्रोकेमिकल पृथक्करण दरम्यान इलेक्ट्रोड्स दरम्यान लागू केलेल्या विद्युत् प्रवाहाच्या प्रभावाची चाचणी घेण्यासाठी त्यानंतरचे प्रयोग केले गेले.LiCl/DMSO मध्ये अनुक्रमे 0.5 A आणि 0.1 A च्या प्रवाहांवर चाचण्या केल्या गेल्या.AFM अभ्यासाचे परिणाम अंजीर मध्ये दर्शविले आहेत. 4, आणि संबंधित उंची प्रोफाइल अंजीर मध्ये दर्शविले आहेत.S2 आणि S3.बोरोफिन मोनोलेयरची जाडी 0.5 A वर प्रयोगांमध्ये सुमारे 0.4 nm,12,23 आहे आणि कॉपर ग्रिडची उपस्थिती लक्षात घेता, सर्वात पातळ फ्लेक्स सुमारे 0.6-2.5 μm च्या पार्श्व परिमाणांसह 5-11 बोरोफेन थरांशी संबंधित आहेत.याव्यतिरिक्त, सह प्रयोगांमध्येनिकेलग्रिड, अत्यंत लहान जाडीचे वितरण (4.82–5.27 nm) असलेले फ्लेक्स मिळाले.विशेष म्हणजे, सोनोकेमिकल पद्धतीने मिळवलेल्या बोरॉन फ्लेक्समध्ये 1.32-2.32 nm7 किंवा 1.8-4.7 nm8 च्या श्रेणीमध्ये समान फ्लेक्स आकार असतो.याव्यतिरिक्त, आची एट अल यांनी प्रस्तावित केलेल्या ग्राफीनचे इलेक्ट्रोकेमिकल एक्सफोलिएशन.14 मुळे मोठे फ्लेक्स (>30 µm) आले, जे प्रारंभिक सामग्रीच्या आकाराशी संबंधित असू शकतात.तथापि, ग्राफीन फ्लेक्स 2-7 nm जाड आहेत.लागू करंट 1 A वरून 0.1 A पर्यंत कमी करून अधिक एकसमान आकाराचे आणि उंचीचे फ्लेक्स मिळवता येतात. अशा प्रकारे, 2D सामग्रीचे हे मुख्य टेक्सचर पॅरामीटर नियंत्रित करणे ही एक सोपी रणनीती आहे.हे लक्षात घ्यावे की निकेल ग्रिडवर 0.1 ए च्या विद्युत् प्रवाहासह केलेले प्रयोग यशस्वी झाले नाहीत.हे तांब्याच्या तुलनेत निकेलची कमी विद्युत चालकता आणि बोरोफेन24 तयार करण्यासाठी आवश्यक असलेली अपुरी उर्जा यामुळे आहे.Cu_Li+_0.5 A, Cu_Li+_0.1 A, Cu_SO42-_1 A, Ni_Li-_0.5 A आणि Ni_SO42-_1 A चे TEM विश्लेषण अनुक्रमे आकृती S3 आणि आकृती S4 मध्ये दाखवले आहे.
इलेक्ट्रोकेमिकल अॅब्लेशन त्यानंतर AFM इमेजिंग.(A) Cu_Li+_1A, (B) Cu_Li+_0.5A, (C) Cu_Li+_0.1A, (D) Ni_Li+_1A, (E) Ni_Li+_0.5A.
येथे आम्ही मोठ्या प्रमाणात ड्रिलचे पातळ-थर ड्रिलमध्ये स्तरीकरण करण्यासाठी संभाव्य यंत्रणा देखील प्रस्तावित करतो (चित्र 5).सुरुवातीला, इलेक्ट्रोडमध्ये वहन प्रवृत्त करण्यासाठी बल्क बर Cu/Ni ग्रिडमध्ये दाबले गेले, ज्याने सहायक इलेक्ट्रोड (Pt वायर) आणि कार्यरत इलेक्ट्रोड दरम्यान व्होल्टेज यशस्वीरित्या लागू केले.हे आयनांना इलेक्ट्रोलाइटमधून स्थलांतरित होऊ देते आणि वापरलेल्या इलेक्ट्रोलाइटवर अवलंबून कॅथोड/एनोड सामग्रीमध्ये एम्बेड केले जाते.AAS विश्लेषणाने हे दाखवून दिले की या प्रक्रियेदरम्यान धातूच्या जाळीतून कोणतेही आयन सोडले गेले नाहीत (पूरक माहिती पहा).हे दाखवून दिले की फक्त इलेक्ट्रोलाइटचे आयन बोरॉनच्या संरचनेत प्रवेश करू शकतात.या प्रक्रियेत वापरल्या जाणार्‍या मोठ्या प्रमाणात व्यावसायिक बोरॉनला "अनाकार बोरॉन" असे संबोधले जाते कारण त्याच्या प्राथमिक सेल युनिट्सच्या यादृच्छिक वितरणामुळे, icosahedral B12, ज्याला 1000°C पर्यंत गरम केले जाते आणि ऑर्डर केलेली β-rhombohedral रचना तयार केली जाते (Fig. S6) २५माहितीनुसार, पहिल्या टप्प्यावर लिथियम केशन्स सहजपणे बोरॉनच्या संरचनेत प्रवेश करतात आणि B12 बॅटरीचे तुकडे फाडून टाकतात, अखेरीस β-rhombohedra, β12 किंवा χ3 सारखी अत्यंत क्रमबद्ध रचना असलेली द्विमितीय बोरोनिन रचना तयार होते. , लागू वर्तमान आणि अवलंबूनजाळीसाहित्यमोठ्या प्रमाणात बोरॉनचे Li+ आणि डिलेमिनेशन प्रक्रियेत त्याची महत्त्वाची भूमिका स्पष्ट करण्यासाठी, त्याची झेटा क्षमता (ZP) -38 ± 3.5 mV मोजली गेली (पूरक माहिती पहा).बल्क बोरॉनसाठी नकारात्मक ZP मूल्य सूचित करते की सकारात्मक लिथियम केशन्सचे इंटरकॅलेशन या अभ्यासात वापरलेल्या इतर आयनांपेक्षा अधिक कार्यक्षम आहे (जसे की SO42-).हे बोरॉन संरचनेत Li+ च्या अधिक कार्यक्षम प्रवेशाचे देखील स्पष्टीकरण देते, परिणामी अधिक कार्यक्षम इलेक्ट्रोकेमिकल काढणे.
अशा प्रकारे, आम्ही Li+/DMSO आणि SO42-/H2O सोल्यूशन्समध्ये Cu/Ni ग्रिड्स वापरून बोरॉनचे इलेक्ट्रोकेमिकल स्तरीकरण करून लो-लेयर बोरॉन मिळवण्यासाठी एक नवीन पद्धत विकसित केली आहे.सध्या लागू केलेल्या आणि वापरलेल्या ग्रिडच्या आधारावर ते वेगवेगळ्या टप्प्यांवर आउटपुट देत असल्याचे दिसते.एक्सफोलिएशन प्रक्रियेची यंत्रणा देखील प्रस्तावित आणि चर्चा केली आहे.असा निष्कर्ष काढला जाऊ शकतो की गुणवत्ता-नियंत्रित लो-लेयर बोरोनिन सहजपणे बोरॉन वाहक म्हणून योग्य धातूची जाळी निवडून आणि लागू करंटला अनुकूल करून सहजपणे तयार केले जाऊ शकते, ज्याचा पुढे मूलभूत संशोधन किंवा व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये वापर केला जाऊ शकतो.महत्त्वाचे म्हणजे, बोरॉनच्या विद्युत रासायनिक स्तरीकरणाचा हा पहिला यशस्वी प्रयत्न आहे.असे मानले जाते की या मार्गाचा वापर सामान्यतः गैर-वाहक पदार्थांना द्विमितीय स्वरूपात एक्सफोलिएट करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.तथापि, संश्लेषित लो-लेयर बर्सची रचना आणि गुणधर्मांची अधिक चांगली समज तसेच अतिरिक्त संशोधन आवश्यक आहे.
सध्याच्या अभ्यासादरम्यान तयार केलेले आणि/किंवा विश्लेषित केलेले डेटासेट RepOD रेपॉजिटरी, https://doi.org/10.18150/X5LWAN वरून उपलब्ध आहेत.
देसाई, जेए, अधिकारी, एन. आणि कौल, एबी सेमीकंडक्टर WS2 पील रासायनिक कार्यक्षमता आणि अॅडिटीव्हली फॅब्रिकेटेड ग्राफीन-WS2-ग्राफीन हेटरोस्ट्रक्चर्ड फोटोडिओड्समध्ये त्याचा वापर.RSC अॅडव्हान्स 9, 25805–25816.https://doi.org/10.1039/C9RA03644J (2019).
ली, एल. आणि इतर.विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत MoS2 डिलेमिनेशन.जे. मिश्रधातू.तुलना करा.८६२, १५८५५१. https://doi.org/10.1016/J.JALLCOM.2020.158551 (2021).
चेन, एक्स आणि इतर.खोलीच्या तपमानावर उच्च-कार्यक्षमता NO2 गॅस सेन्सरसाठी लिक्विड-फेज स्तरित 2D MoSe2 नॅनोशीट्स.नॅनोटेक्नॉलॉजी 30, 445503. https://doi.org/10.1088/1361-6528/AB35EC (2019).
युआन, एल. आणि इतर.मोठ्या प्रमाणात 2D सामग्रीचे गुणात्मक यांत्रिक विघटन करण्यासाठी एक विश्वासार्ह पद्धत.AIP अॅडव्हान्सेस 6, 125201. https://doi.org/10.1063/1.4967967 (2016).
Ou, M. et al.बोरॉनचा उदय आणि उत्क्रांती.प्रगत विज्ञान.8, 2001 801. https://doi.org/10.1002/ADVS.202001801 (2021).
रंजन, पी. इ.वैयक्तिक हॅरो आणि त्यांचे संकर.प्रगत अल्मा मेटर.३१:१-८.https://doi.org/10.1002/adma.201900353 (2019).
लिन, एच. आणि इतर.लिथियम-सल्फर बॅटरीसाठी कार्यक्षम इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट म्हणून β12-बोरीनच्या ऑफ-ग्रिड लो-लेयर सिंगल वेफर्सचे मोठ्या प्रमाणात उत्पादन.SAU नॅनो 15, 17327–17336.https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04961 (2021).
ली, एच. आणि इतर.लो-लेयर बोरॉन शीट्सचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन आणि द्रव फेज विभक्त करून त्यांची उत्कृष्ट सुपरकॅपॅसिटन्स कामगिरी.SAU नॅनो १२, १२६२–१२७२.https://doi.org/10.1021/acsnano.7b07444 (2018).
मॅनिक्स, एजे बोरॉन सिंथेसिस: एनिसोट्रॉपिक द्विमितीय बोरॉन पॉलिमॉर्फ्स.विज्ञान 350 (2015), 1513-1516.https://doi.org/10.1126/science.aad1080 (1979).
लियू एच., गाओ जे., आणि झाओ जे. बोरॉन क्लस्टर्सपासून Cu(111) पृष्ठभागावरील 2D बोरॉन शीट्सपर्यंत: वाढीची यंत्रणा आणि छिद्र निर्मिती.विज्ञानअहवाल 3, 1-9.https://doi.org/10.1038/srep03238 (2013).
ली, डी. आणि इतर.द्विमितीय बोरॉन शीट्स: संरचना, वाढ, इलेक्ट्रॉनिक आणि थर्मल वाहतूक गुणधर्म.विस्तारित क्षमता.गुरुकुल.३०, १९०४३४९. https://doi.org/10.1002/adfm.201904349 (2020).
चहल, एस. आणि इतर.बोरेन मायक्रोमेकॅनिक्सद्वारे एक्सफोलिएट करते.प्रगत अल्मा मेटर.2102039(33), 1-13.https://doi.org/10.1002/adma.202102039 (2021).
लिऊ, एफ. आणि इतर.इलेक्ट्रोकेमिकल एक्सफोलिएशनद्वारे ग्राफीन सामग्रीचे संश्लेषण: अलीकडील प्रगती आणि भविष्यातील संभाव्यता.कार्बन ऊर्जा 1, 173–199.https://doi.org/10.1002/CEY2.14 (2019).
आची, टीएस वगैरे.इलेक्ट्रोकेमिकल स्तरीकरण वापरून संकुचित ग्रेफाइटपासून स्केलेबल, उच्च उत्पन्न देणारी ग्राफीन नॅनोशीट्स.विज्ञानअहवाल 8(1), 8. https://doi.org/10.1038/s41598-018-32741-3 (2018).
फॅंग, वाय. इत्यादी.द्विमितीय सामग्रीचे जॅनस इलेक्ट्रोकेमिकल डिलेमिनेशन.जे. अल्मा मेटर.रासायनिक.A. 7, 25691–25711.https://doi.org/10.1039/c9ta10487a (2019).
एम्ब्रोसी ए., सोफर झेड. आणि पुमेरा एम. इलेक्ट्रोकेमिकल डिलेमिनेशन ऑफ लेयर्ड ब्लॅक फॉस्फरस ते फॉस्फोरीन.अँजी.रासायनिक.१२९, १०५७९–१०५८१.https://doi.org/10.1002/ange.201705071 (2017).
फेंग, बी. आणि इतर.द्विमितीय बोरॉन शीटची प्रायोगिक अंमलबजावणी.राष्ट्रीय रसायन.८, ५६३–५६८.https://doi.org/10.1038/nchem.2491 (2016).
Xie Z. et al.द्विमितीय बोरोनिन: गुणधर्म, तयारी आणि आशादायक अनुप्रयोग.संशोधन 2020, 1-23.https://doi.org/10.34133/2020/2624617 (2020).
जी, एक्स इ.इमेज-मार्गदर्शित मल्टीमोडल कॅन्सर थेरपीसाठी अल्ट्रा-थिन द्वि-आयामी बोरॉन नॅनोशीट्सचे नवीन टॉप-डाउन संश्लेषण.प्रगत अल्मा मेटर.३०, १८०३०३१. https://doi.org/10.1002/ADMA.201803031 (2018).
Chang, Y., Zhai, P., Hou, J., Zhao, J., आणि Gao, J. सुपीरियर HER आणि OER दोष-अभियांत्रिक PtSe 2 मधील सेलेनियम रिक्त पदांची उत्प्रेरक कामगिरी: सिम्युलेशनपासून प्रयोगापर्यंत.प्रगत ऊर्जेची अल्मा मॅटर.12, 2102359. https://doi.org/10.1002/aenm.202102359 (2022).
ली, एस. वगैरे.अनन्य एज रिकन्स्ट्रक्शनद्वारे फॉस्फोरीन नॅनोरिबन्सच्या एज इलेक्ट्रॉनिक आणि फोनॉन स्टेटस काढून टाकणे.18 वर्षे लहान, 2105130. https://doi.org/10.1002/smll.202105130 (2022).
झांग, यू, इत्यादी.सुरकुतलेल्या α-फेज मोनोलेयर्सची सार्वत्रिक झिगझॅग पुनर्रचना आणि त्यांचे परिणामी मजबूत स्पेस चार्ज वेगळे करणे.नॅनोलेट.२१, ८०९५–८१०२.https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02461 (2021).
ली, डब्ल्यू. आणि इतर.हनीकॉम्ब बोरोनिनची प्रायोगिक अंमलबजावणी.विज्ञानबैल६३, २८२-२८६.https://doi.org/10.1016/J.SCIB.2018.02.006 (2018).
ताहेरियन, आर. चालकता सिद्धांत, चालकता.पॉलिमर-आधारित संमिश्रांमध्ये: प्रयोग, मॉडेलिंग आणि ऍप्लिकेशन्स (कौसर, ए. एड.) 1-18 (एलसेव्हियर, अॅमस्टरडॅम, 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.अॅड.रसायनसेवा65, 1112. https://pubs.acs.org/sharingguidelines (21 जानेवारी, 2022).
या अभ्यासाला राष्ट्रीय विज्ञान केंद्र (पोलंड) द्वारे अनुदान क्र.OPUS21 (2021/41/B/ST5/03279).
निकेल वायर मेश हा एक प्रकारचा औद्योगिक वायर आहेकापडनिकेल वायरपासून बनवलेले.हे त्याच्या टिकाऊपणा, विद्युत चालकता आणि गंज आणि गंज यांच्या प्रतिकाराने वैशिष्ट्यीकृत आहे.त्याच्या अद्वितीय गुणधर्मांमुळे, निकेल वायर जाळी सामान्यतः एरोस्पेस, रासायनिक आणि अन्न प्रक्रिया यासारख्या उद्योगांमध्ये गाळणे, चाळणे आणि वेगळे करणे यासारख्या अनुप्रयोगांमध्ये वापरली जाते.हे विविध आवश्यकतांनुसार जाळी आकार आणि वायर व्यासांच्या श्रेणीमध्ये उपलब्ध आहे.