व्यवस्थित समरूपता के साथ 2डी सामग्री अणुओं का अपरिहार्य स्टैकिंग एक बड़ी चुनौती बनी हुई है। हाल ही में प्रकाशित एक अध्ययन भौतिक रसायन विज्ञान पत्र जर्नल 30° घुमाए गए 2D स्टैक की रिपोर्ट करके इस समस्या का समाधान किया कार्बनिक कॉपर नैनोक्लास्टउह संघ।

रहना: द्वि-आयामी कॉपर नैनोक्लस्टर असेंबलियों के बेंट डिमॉर्फिक सरणियों में बेहतर रासायनिक स्थिरता. छवि क्रेडिट: युरचंका सिरहेई / शटरस्टॉक डॉट कॉम

द्वि-आयामी (2D) सामग्री हाल ही में विशिष्ट थोक सामग्रियों की तुलना में अपने बेहतर गुणों के लिए प्रसिद्ध हुई है। द्वि-आयामी सामग्री में कम वजन, उच्च यंग का मापांक, उच्च शक्ति और ऑन और ऑफ-प्लेन यांत्रिक गुणों के बीच एक मजबूत विपरीतता होती है।

अर्ध-आवधिक 2D सामग्री: नई शोध सीमा

अर्ध-आवधिक 2डी सामग्रियों के विकास ने हाल के वर्षों में औद्योगिक अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला के कारण कई शोधकर्ताओं की रुचि को आकर्षित किया है। आश्चर्यजनक रूप से, अर्ध-आवधिक संरचनाओं के साथ 2डी नैनोमटेरियल्स के उत्पादन पर अध्ययन लगभग 40 वर्षों के बाद भी दुर्लभ हैं।

इस बाधा के लिए एक स्पष्टीकरण यह है कि स्वीकृत सिंथेटिक रासायनिक अवधारणाओं का उपयोग करके ऐसी संरचनाएं अभी भी मुश्किल हैं। हालाँकि, हाल के परिणाम बताते हैं कि हेक्सागोनल संरचनाओं के साथ 2D सामग्री की कोणीय / मुड़ी हुई परतें अर्ध-आवधिक क्रिस्टल व्यवस्था के लिए नई संभावनाएं खोल सकती हैं।

उदाहरण के लिए, 30 डिग्री के निर्दिष्ट कोण पर लेपित होने पर बेंट और लेयर्ड ग्रैफेन को अर्ध-क्रिस्टलीय नियमितता उत्पन्न करने के लिए दिखाया गया है। इसके अलावा, मैजिक-एंगल्ड और मल्टी-लेयर बाइलेयर ग्राफीन में सुपरकंडक्टिविटी की पहचान से अन्य 2D कंपोजिट में अप्रत्याशित विशेषताओं को खोजने की संभावना बढ़ जाती है।

2डी बेंट सामग्री में अद्वितीय भौतिक विशेषताओं की उपस्थिति को बहुपरत बेंट ग्राफीन में रमन स्पेक्ट्रा और 2डी बेंट ब्लैक फॉस्फर में फोटो चक्र द्वारा और अधिक हाइलाइट किया गया है।

द्वि-आयामी नैनोस्ट्रक्चर के लिए अर्ध-क्रिस्टल

2डी नैनोकणों की पहचान क्वासिक क्रिस्टलीयता वाले उच्च-स्तरीय संरचनात्मक संगठन के लिए उपयुक्त प्रतिस्पर्धियों के रूप में की गई थी। नतीजतन, 2डी सामग्री के रासायनिक अंतःक्रियाओं के आधार पर संरचनात्मक संगठन की खोज के लिए एक दिलचस्प मामला है।

अधिरचना में कोलोइड्स, मोनोमर्स, माइक्रोइमल्शन और नैनोमैटेरियल्स जैसी सामग्रियों के स्व-संयोजन के परिणामस्वरूप अर्ध-आवधिक समरूपता का निर्माण होता है, जिसे मुख्य रूप से एन्ट्रापी द्वारा नियंत्रित किया जाता है। दूसरी ओर, यह भी दिखाया गया है कि दिशात्मक पैचिंग द्वारा काटे गए चतुर्धातुक क्वांटम डॉट्स दस गुना सममित अर्ध-क्रिस्टलीय संरचना बनाते हैं।

इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि सुपरलैटिस पैटर्न को जन्म देने वाली गैर-आवधिक संरचनाएं कई आकृतियों को अपनाने की क्षमता वाले असतत या एकल-घटक सामग्री के यादृच्छिक तिरछा का परिणाम हैं। नतीजतन, एकल घटक के लिए एक अर्ध-क्रिस्टलीय संगठन की स्थापना करना, जैसे कि एक समान आकार का 2डी नैनोमटेरियल, महत्वपूर्ण रहता है।

नए 2डी कॉपर नैनोक्लस्टर्स का बेंट स्टैकिंग

आणविक नैनोक्लस्टर, विशेष रूप से खनन धातुओं से, सुपरस्ट्रक्चर में नैनोमटेरियल्स के मुड़े हुए सरणी के दिलचस्प उदाहरण हैं। इसका कारण यह है कि बंधुआ धातु नैनोक्लस्टर अपने इंटरफेशियल इंटरैक्शन के आधार पर बड़े कणों में क्रिस्टलीकृत हो सकते हैं।

इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने रिपोर्ट किया कि अंतःक्रिया तंत्र को संशोधित करके, अर्ध-आवधिक समरूपता के साथ दो-आयामी नैनोकणों में बंधन-बाध्य अणुओं के नैनोक्लस्टर को संरचित करना संभव है।

शोधकर्ताओं ने प्रतिक्रिया माध्यम में पेश किए गए धातु आयनों की संख्या को कम करके धातु आयनों और तांबे के आणविक समूहों को एकत्र किया, जिसके परिणामस्वरूप अर्ध-आवधिक समरूपता के साथ दो-आयामी नैनोस्ट्रक्चर का निर्माण हुआ।

कॉपर नैनोक्लस्टर (CuNCs) को मर्कैप्टोबेंजोइक एसिड (MBA) और मर्कैप्टोबेंजोइक एसिड (MPA) के साथ प्रबलित करने के लिए एक सरल संश्लेषण प्रक्रिया का उपयोग किया गया था। तैयार तांबे के नैनोक्लस्टर को फिर जस्ता धातु आयनों के साथ जटिल किया गया और दो-आयामी हेक्सागोनल नैनोस्ट्रक्चर में बनाया गया।

महत्वपूर्ण अध्ययन परिणाम

जिंक-संशोधित कॉपर नैनोक्लस्टर्स (CuNCs) की ल्यूमिनेसिसेंस ताकत में काफी वृद्धि हुई थी, जो क्रिस्टल निर्माण को दर्शाता है। 2डी कॉपर नैनोक्लस्टर ने चयनित क्षेत्र इलेक्ट्रॉन विवर्तन पैटर्न (एसएईडी) अध्ययन में एक हेक्सागोनल विवर्तन पैटर्न का भी प्रदर्शन किया।

यह 2डी नैनोमैटिरियल्स के लिए प्रस्तावित हेक्सागोनल जाली की भी पुष्टि करता है, जिसमें CuNC को एक निश्चित हेक्सागोनल पैटर्न में रखा गया है।

ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी संक्रमण समरूपता के नुकसान के साथ द्विगुणित समरूपता के एक क्षेत्र को दर्शाता है। Photoluminescence परीक्षणों से पता चला है कि एक तरल माध्यम में स्ट्रैटम एग्रीगेशन का गठन किया गया था। आणविक आयोडीन की उपस्थिति में, 2D CuNCs से संश्लेषित बेंट-सरणी आकारिकी लंबे समय तक फोटोल्यूमिनेशन और रासायनिक स्थिरता में हेक्सागोनल क्रिस्टल से बेहतर प्रदर्शन करती है।

निष्कर्षों से चमकदार या अन्य 2डी सामग्रियों के स्तरित संयोजनों को डिजाइन करके नए रासायनिक और भौतिक गुणों में भविष्य के अनुसंधान का मार्ग प्रशस्त करने की उम्मीद है।

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संदर्भ

दास, पी., और चट्टोपाध्याय, ए. (2022)। द्वि-आयामी कॉपर नैनोपार्टिकल असेंबलियों के बेंट डिमॉर्फिक सरणियों में बेहतर रासायनिक स्थिरता। भौतिक रसायन विज्ञान पत्र जर्नल. में उपलब्ध:

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