العلماء يطورون تكنولوجيا جديدة لتصنيع أشباه الموصلات
قام فريق بحثي من المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا (KIST) بتطوير تكنولوجيا تصنيع أشباه الموصلات.
لماذا تم إنشاء تقنية تصنيع أشباه الموصلات هذه؟
قام علماء من KIST بتصنيع جسيمات نانوية معدنية يمكنها تحسين أداء محفزات خلايا وقود الهيدروجين بشكل كبير من خلال استخدام تقنية تصنيع أشباه الموصلات.
أعلن Seok Jin Yoon ، رئيس KIST، أن فريق البحث بقيادة الدكتور Sung Jong Yoo من مركز أبحاث خلايا الوقود الهيدروجينية قد نجح في تصنيع الجسيمات النانوية باستخدام طريقة فيزيائية، بدلاً من التفاعلات الكيميائية الحالية التي يتم إجراؤها باستخدام تقنية الاخرق.
تقنية الرش هي تقنية ترسيب الأغشية المعدنية الرقيقة المستخدمة في تصنيع أشباه الموصلات.
عكف الباحثون على دراسة الجسيمات النانوية المعدنية في مختلف المجالات على مدى العقود القليلة الماضية.
في الآونة الأخيرة، جذبت الجسيمات النانوية المعدنية الانتباه كمحفز حاسم لخلايا وقود الهيدروجين وأنظمة التحليل الكهربائي للماء لإنتاج الهيدروجين.
كيف طور العلماء هذه التكنولوجيا؟
يتم تحضير الجسيمات النانوية المعدنية بشكل أساسي من خلال ما يعتبر تفاعلات كيميائية معقدة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تحضيرها باستخدام مواد عضوية ضارة بالبيئة والبشر.
يتم تكبد تكاليف إضافية لا محالة من أجل علاجهم، وظروف التوليف صعبة. وبالتالي، فإن طريقة تصنيع الجسيمات النانوية الجديدة التي يمكنها التغلب على أوجه القصور في التركيب الكيميائي الحالي مطلوبة لتأسيس نظام طاقة الهيدروجين.
عملية الرش التي يطبقها فريق بحث KIST هي تقنية تقوم بتغطية غشاء معدني رقيق أثناء طريقة تصنيع أشباه الموصلات.
خلال هذه العملية، يتم استخدام البلازما لتقطيع المعادن الكبيرة إلى جزيئات نانوية، والتي يتم ترسيبها بعد ذلك على ركيزة لتشكيل طبقة رقيقة.
أعد فريق البحث الجسيمات النانوية باستخدام “ الجلوكوز ”، وهو ركيزة خاصة حالت دون تحول الجسيمات النانوية المعدنية إلى غشاء رقيق، باستخدام البلازما أثناء العملية.
بالإضافة إلى ذلك، استخدمت طريقة التوليف مبدأ الترسيب الفيزيائي للبخار عن طريق استخدام البلازما بدلاً من التفاعلات الكيميائية.
لذلك، يمكن تصنيع الجسيمات النانوية المعدنية من خلال تشغيل هذه الطريقة البسيطة، والتغلب على قيود طرق التخليق الكيميائي الحالية.
كيف تم إعاقة هذه العملية؟
تم إعاقة تطوير محفزات جديدة لأن طرق التخليق الكيميائي الحالية تحد من أنواع المعادن التي يمكن استخدامها كجسيمات نانوية. بالإضافة إلى ذلك، يجب تغيير شروط التركيب اعتمادًا على نوع المعدن.
ومع ذلك، فقد أصبح من الممكن تخليق جسيمات نانوية من معادن أكثر تنوعًا من خلال طريقة التوليف المتطورة؛ إذا تم تطبيق هذه التقنية في وقت واحد على معادن أو أكثر، فيمكن تصنيع الجسيمات النانوية السبائكية ذات التركيبات المختلفة.
سيؤدي ذلك إلى تطوير محفزات جسيمات متناهية الصغر عالية الأداء تعتمد على السبائك ذات التركيبات المختلفة.
قام علماء KIST بتصنيع محفز الجسيمات النانوية من سبيكة البلاتين والكوبالت والفاناديوم من خلال استخدام هذه التكنولوجيا وتطبيقها على تفاعل تقليل الأكسجين في أقطاب خلايا وقود الهيدروجين.
نتيجة لذلك، كان نشاط المحفز أعلى سبع مرات من تلك الخاصة بمحفزات سبائك البلاتين والبلاتين والكوبالت التي يتم استخدامها تجاريًا كمحفزات لخلايا وقود الهيدروجين، على التوالي.
بالإضافة إلى ذلك، درس الباحثون تأثير الفاناديوم المضاف حديثًا على معادن أخرى في الجسيمات النانوية. اكتشفوا أن الفاناديوم يحسن أداء المحفز من خلال تحسين طاقة الترابط بين البلاتين والأكسجين من خلال محاكاة الكمبيوتر.
وخلص الدكتور سونغ جونغ يو من معهد KIST: “من خلال هذا البحث، طورنا طريقة توليف تعتمد على مفهوم جديد، يمكن تطبيقه على البحث الذي يركز على الجسيمات النانوية المعدنية لتطوير أنظمة التحليل الكهربائي للماء، والخلايا الشمسية، والبتروكيماويات.
“سنسعى جاهدين لإنشاء اقتصاد هيدروجين كامل وتطوير تقنية محايدة للكربون من خلال تطبيق جسيمات نانوية من السبائك بهياكل جديدة، والتي كان من الصعب تنفيذها، لتطوير تقنيات طاقة صديقة للبيئة بما في ذلك خلايا وقود الهيدروجين.”
المصدر: innovationnewsnetwork
إقراء ايضا:
