Fosforen

Struktura czarnego fosforu. Widoczne pofałdowane warstwy fosforenu

Fosforen – alotropowa odmiana fosforu, nanomateriał o płaskiej strukturze, analogicznej do grafenu, silicenu i germanenu. Atomy czarnego fosforu w rombowym układzie krystalograficznym tworzą jednoatomowej grubości warstwę[1] (w przeciwieństwie do grafenu pofałdowaną). W sieci krystalicznej atomy połączone są w sześciokąty na podobieństwo plastra miodu, gdzie każdy atom fosforu ma trzy wiązania z sąsiednimi atomami[2]. Ze względu na swoją minimalną grubość fosforen jest uważany za strukturę dwuwymiarową[2][3]. Niezmiernie małej grubości materiał wykazuje właściwości półprzewodnikowe i jest przedmiotem zainteresowania nauki jako mogący znaleźć rozliczne zastosowania w elektronice i przemyśle[4].

Właściwości fizyczne

Struktura fosforenu: (a) widok ogólny, (b) przekrój, (c) rzut z góry. Czerwone (niebieskie) kule reprezentują atomy fosforu w dolnej (górnej) warstwie[5].

Fosforen ma metaliczny połysk i właściwości półprzewodnikowe[3][6], gdyż w przeciwieństwie do grafenu, ma niezerową przerwę energetyczną. Służyć może m.in. do wytwarzania cienkich, a przy tym elastycznych układów elektronicznych, które mogą być łatwiej chłodzone niż obecne, wykonywane z krzemu. Na świecie są już prowadzone eksperymenty z takimi układami. Na Politechnice Gdańskiej badane są interakcje fosforenu z materiałami biologicznymi. Jednym z potencjalnych zastosowań jest użycie fosforenu w miniaturowych biosensorach, które mogą znaleźć szerokie zastosowania w biotechnologii i medycynie[7].

Schemat otrzymywania oraz zastosowania fosforenu w elektronice i biosensorach

Historia

  • Fosfor pierwiastkowy odkrył w 1669 Hennig Brand.
  • W latach 60. XX w. dokonano syntezy czarnego fosforu[8].
  • W 2014 kilka zespołów naukowców uzyskało monoatomowe warstwy czarnego fosforu, powodując zainteresowanie świata nauki ich właściwościami[9]. Płatki fosforenu zostały wyizolowane za pomocą taśmy klejącej, techniką analogiczną jak zastosowana przez pionierów, którzy w ten sposób uzyskali grafen w 2004[10].

Przypisy

  1. ↑ Takeda, Kyozaburo, Shiraishi, Kenji. Theoretical possibility of stage corrugation in Si and Ge analogs of graphite. „Physical Review B”. 50 (20), s. 14916-14922, 1994. DOI: 10.1103/PhysRevB.50.14916. 
  2. ↑ a b Elemental phosphorus. W: A.D.F. Toy: The Chemistry of Phosphorus. Pergamon, 1973, s. 396–399, seria: Pergamon Texts in Inorganic Chemistry. ISBN 978-0-08-018780-8.
  3. ↑ a b Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 644. ISBN 83-01-13654-5.
  4. ↑ Xia, Fengnian, Wang, Han, Jia, Yichen. Rediscovering black phosphorus as an anisotropic layered material for optoelectronics and electronics. „Nat Commun”. 5, 2014. DOI: 10.1038/ncomms5458. (ang.). 
  5. ↑ M. Ezawa. Topological origin of quasi-flat edge band in phosphorene. „New Journal of Physics”, s. 115004, 2014. DOI: 10.1088/1367-2630/16/11/115004. [dostęp 2017-05-09]. (ang.). 
  6. ↑ T. Saito: Inorganic Chemistry. Kanagawa University, 2004, s. 65.
  7. ↑ Fosforen – następca grafenu? Nowy materiał elektroniczny pod lupą naszych naukowców. PG. [dostęp 2017-04-23].
  8. ↑ Douglas Warschauer. Electrical and Optical Properties of Crystalline Black Phosphorus. „Journal of Applied Physics”, s. 1853–1860, 1963. DOI: 10.1063/1.1729699. 
  9. ↑ Andres Castellanos-Gomez i inni. Isolation and characterization of few-layer black phosphorus. „2D Materials”, 09-2014. DOI: 10.1088/2053-1583/1/2/025001. [dostęp 2017-04-23]. 
  10. ↑ Fosforen, materiał, który ekscytuje naukowców. Materiały Inżynierskie. [dostęp 2017-04-23].

Linki zewnętrzne

Odmiany alotropowe fosforu

Content Disclaimer

Informasi ini disarikan dari Wikipedia dan disajikan kembali untuk tujuan edukasi. Konten tersedia di bawah lisensi CC BY-SA 3.0. Kami tidak bertanggung jawab atas ketidakakuratan data yang bersumber dari kontribusi publik tersebut.

  1. The information displayed on this website is sourced in part or in whole from Wikipedia and has been adapted for the purpose of restating it. We strive to provide accurate and relevant information, however:
  2. There is no guarantee of absolute accuracy. Wikipedia is an open, collaborative project that can be edited by anyone, so information is subject to change.
  3. It is not intended to constitute professional advice. The content displayed is for informational and educational purposes only. For important decisions (e.g., medical, legal, or financial), please consult a professional.
  4. Content copyright. Wikipedia is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License (CC BY-SA). This means that content may be reused with appropriate attribution and shared under a similar license.
  5. Responsible use. Any risk arising from the use of information from this website is entirely the responsibility of the user.
Kembali kehalaman sebelumnya