تطوير منصة أحادية لتصنيع نقاط الجرافين الكمومية

متابعة | سوزان مصطفى

يتكون الجرافين من بنية مستوية وذرات كربون متصلة بشكل سداسي يشبه خلية نحل. عندما يتم تقليل حجم الجرافين

إلى عدة نانومترات (نانومتر) في الحجم فإنّه يصبح نقطة كمية من الجرافين تعرض خصائص الفلورسنت وأشباه

الموصلات.ويمكن إستخدام نقاط الجرافين الكمومية في العديد من التطبيقات كمواد جديدة بما في ذلك شاشات العرض

والخلايا الشمسية والبطاريات الثانوية والتصوير الحيوي والإضاءة والتحفيز الضوئي وأجهزة الإستشعار.

ويتزايد الإهتمام بنقاط الجرافين الكمومية لأنّ الأبحاث الحديثة أظهرت أنّ التحكم في نسبة الذرات غير المتجانسة

(مثل النيتروجين والكبريت والفوسفور) داخل الهياكل الكربونية لمواد معينة يعزز خصائصها البصرية والكهربائية والحفازة.

وأفاد المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا (KIST ) أنّ فريق البحث بقيادة الدكتور بيونج جون مون والدكتور سوكانج بيي

من مركز أبحاث المواد المركبة الوظيفية قد طوروا تقنية للتحكم الدقيق في الترابط بنية الذرات غير المتجانسة المفردة في نقطة

الجرافين الكمومية وهي مادة نانوية كربونية صفرية الأبعاد من خلال التحكم البسيط في التفاعل الكيميائي وأنّهم حددوا آليات

التفاعل ذات الصلة.وبهدف التحكم في دمج الذرات غير المتجانسة داخل النقطة الكمومية للجرافين قام الباحثون سابقاً بالتحقيق

في إستخدام المواد المضافة التي تدخل الذرة غير المتجانسة في النقطة بعد تصنيع النقطة نفسها بالفعل.بعد ذلك،

كان لا بّد من تنقية النقطة أكثر لذلك أضافت هذه الطريقة عدة خطوات لعملية التصنيع الشاملة.

وطريقة أخرى تمت دراستها تضمنت الإستخدام المتزامن للعديد من السلائف العضوية

(والتي تعد المكونات الرئيسية لتخليق النقاط) جنباً إلى جنب مع المواد المضافة التي تحتوي على ذرة غير متجانسة.

ومع ذلك،كان لهذه الطرق عيوباً كبيرة بما في ذلك إنخفاض التبلور في المنتج النهائي وإنخفاض العائد الكلي للتفاعل

حيث كان لابّد من تنفيذ العديد من خطوات التنقية الإضافية.علاوةً على ذلك،من أجل الحصول على النقاط الكمومية بالتركيبات

الكيميائية المرغوبة من قبل الشركات المصنعة،يجب تحسين ظروف التفاعل المختلفة مثل نسبة المواد المضافة.

وسيؤدي هذا حتماً إلى زيادات في المدة الإجمالية للعملية وتكلفة التصنيع لكل وحدة.

وتستخدم طريقة التصنيع التقليدية السلائف أو المحاليل الحمضية وبالتالي تتطلب خطوات تحييد وتنقية.على العكس من

ذلك،تستخدم العملية المطورة حديثاً سلائف قلوية ضعيفة يتم تحييدها أثناء التخليق مما يعني أنّ هذه العملية لها ميزة أنّ نقاط

الجرافين الكمومية المنتجة لا تتطلب معالجة إضافية قبل أن تكون جاهزة للإستخدام.وأستخدم فريق البحث أيضاً النمذجة

الحاسوبية القائمة على الكيمياء الحسابية لإكتشاف أنّ المذيب المستخدم في عملية تخليق نقاط الجرافين الكمومية يؤثر

على أكسدة السلائف العضوية،(فومارونيتريل) والتي تحتوي أيضاً على الذرات غير المتجانسة (النيتروجين).