تقنية النانو
بوروفين. مثل الجرافين، ولكن أفضل.
غرافين مصنوع من البورون
علوم المواد تواصل إجراء اكتشافات جديدة، واحدة منها المواد ثنائية الأبعاد. وهي مواد منظمة في طبقة رقيقة من ذرة واحدة، وبالتالي الاسم.
الاولى كانت غرافين من طبقة واحدة، الذي تم إنتاجه بالتأكيد فقط في عام 2004، على الرغم من أن الفكرة والنظرية حولها كانت أقدم بكثير، والتي من شأنها أن تؤدي إلى فوز مكتشفيها بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010.
بوروفين، مادة ثنائية الأبعاد أخرى، هي جديدة أكثر، تم اكتشافها فقط في عام 2015. وهو مصنوع من ذرات البورون بدلاً من ذرات الكربون المستخدمة في الجرافين. وهو أكثر موصلية، وأخف، وأقوى، وأكثر مرونة من الجرافين، على الرغم من أن الجرافين غالباً ما يوصف بأنه مادة معجزة.
مصدر: نيتشر
بسبب حداثته، لا تزال لدينا معرفة قليلة عن الخواص الفعلية وال потенциال الكامل للبوروفين. إنه مادة أكثر تعقيداً من الجرافين، مع العديد من التكوينات الجزيئية المحتملة الممكنة مع الحفاظ على خواصه ثنائية الأبعاد. يمكن أن تحتوي هياكل بوروفين الجزيئية على مساحة لاستقبال أنواع أخرى من الذرات، مما يجعل التكوينات المحتملة أكثر عدداً.
مصدر: فرونتيرز أوف فيزيكس
وتستمر إمكانات بوروفين في النمو، حيث اكتشف الباحثون في جامعة بنسيلفانيا كيفية تحسين بوروفين، وكذلك كيفية تفاعله مع الخلايا الحية.
بوروفين شيرال جديد
في منشور علمي بعنوان “إندوكسشن شيرال في بوروفين نانوبليتس ثنائية الأبعاد من خلال برون-سلفور كونجوجशन ستيريوسيليكتيف“، ركز باحثو جامعة بنسيلفانيا على ميزة فريدة من بوروفين بين المواد ثنائية الأبعاد، وهي потенسيال “شيرال”. الشيرالية هي مصطلح كيميائي يعني أن الجزيئات لها تناظر يسار/يمين. الشيرالية هي ميزة هامة من الجزيئات العضوية، على سبيل المثال، الأحماض الأمينية التي هي الحجارة الأساسية للبروتينات.
مصدر: يوسي إس بي
من خلال التفاعل مع الأحماض الأمينية الشيرالية مثل السيستين أثناء عملية الإنتاج، تمكنت الباحثون من منح الشيرالية إلى بوروفين، وهو الأول من نوعه في المواد ثنائية الأبعاد.
في الجزيئات، يمكن أن تجعل الشيرالية الوحدات البيولوجية أو الكيميائية موجودة في نسختين لا يمكن مطابقة مثالية، كما هو الحال في قفازين أيسر وأيمن. يمكن أن تعكس بعضها بعضاً بدقة، ولكن قفاز أيسر لن يتناسب مع اليد اليمنى جيداً مثل تناسبه مع اليد اليسرى.
بروفيسور ديبانجان بان
استخدام الشيرالية في الرعاية الصحية
تمكنت الباحثون من合성 بوروفين بليت، مشابهة لطريقة دخول شظايا بوروفين إلى مجرى الدم. اكتشفوا أن الخواص الشيرالية للنسخ المختلفة من بوروفين تتفاعل بشكل مختلف مع أغشية الخلايا، ويدخل الخلايا بشكل مختلف.
هذا يفتح الطريق لتصميم هياكل بوروفين مخصصة للتطبيقات مثل “تطوير صور طبية عالية الدقة مع تباين يمكن تتبعه بدقة تفاعلات الخلايا أو تسليم دواء أفضل مع تفاعلات مادة-خلايا دقيقة”.
سيساعد فهم أفضل لكيفية تفاعل هيكل بوروفين مع الخلايا الحية في توضيح ملف أمانه.
كما يمكن أن يؤدي إلى تطوير أجهزة طبية قابلة للزرع أكثر أماناً وفعالية، والتي تستفيد من الخواص الفريدة لبوروفين. ليس فقط أنه مادة خفيفة جداً وقوية، ولكن بوروفين يسمح أيضاً بالتحكم المغناطيسي والإلكتروني الفعال.
لذلك، يمكن استخدام بوروفين أيضاً لتطوير حساسات حيوية أو أنظمة ميكانيكية حيوية.
تطبيقات بوروفين الأخرى
مثل الجرافين، بوروفين هو مادة واعدة للتطبيقات التكنولوجية العالية. ومن بينها:
- فوتونيكس حوسبة: على سبيل المثال، يمكن استخدام بوروفين في الليزر للتطبيقات الفوتونية.
- التحفيز، خاصة للتفاعلات التي تتضمن الهيدروجين والأكسجين. يمكن استخدامه أيضاً لتخزين الهيدروجين بشكل أكثر كفاءة.
- الحساسات، خاصة للغازات، ولكن أيضاً كما ذكرنا سابقاً التصوير البيولوجي مثل التصوير الفلوري، التصوير الفوتوثيرمالي، والتصوير الفوتواكوستيكي.
- البطاريات، بما في ذلك صنع أnod من بوروفين.
- الطاقة المتقدمة، بما في ذلك المكثفات الفائقة والموصلات الفائقة.
يمكن أن تستفيد هذه التطبيقات من بوروفين الشيرال، وسيتعين اختبار المادة الجديدة لكل تطبيق على حدة.
شركات بوروفين المحتملة
كما مادة تم اكتشافها قبل menos من عقد من الزمن، بوروفين لا يزال بعيداً عن الإنتاج الضخم ومحدود بشكل رئيسي في مختبرات علوم المواد (والبيولوجيا قريباً؟).
然而، الطريقة التي تم بها合성 بوروفين لأول مرة في عام 2015، وهي طريقة تسمى “التلبيد الكيميائي البخاري” أو سي في دي، ليست تكنولوجيا جديدة. وهي تستخدم بشكل شائع في صناعة أشباه الموصلات لإنتاج الدوائر المتكاملة وأنظمة الطاقة الشمسية.
تستخدم سي في دي لإنشاء طبقات رقيقة جداً من السيليكون، التنجستن، الجرافين، والماس الاصطناعي. لذلك، يمكن لأي شركة رائدة في معدات سي في دي أن تصبح المستفيد الرئيسي من مجموعة التطبيقات المتزايدة لبوروفين.
سي في دي هو جزء من الأدوات المستخدمة من قبل العديد من شركات أشباه الموصلات التي قمنا بذكرها في “أفضل 10 أسهم لمعدات أشباه الموصلات لدعم التصنيع“. ولكن بعض الشركات لها صلة أوثق بتقنية سي في دي من الشركات الأخرى النشطة في أجزاء أخرى من عملية تصنيع أشباه الموصلات.
1. فيكو
(VECO )
لقد كان فييكو مورداً رئيسياً لمعدات صناعة أشباه الموصلات منذ تأسيسه في عام 1945. تستخدم آلاته في إنتاج دوائر شبه الموصلات المتقدمة، وأنتينات 5 جي، وأقراص صلبة، وليزر، وديودات发光، وإلكترونيات القوة لسيارات الكهرباء، وغيرها.
مصدر: فيكو
تتركز التكنولوجيا الرئيسية للشركة على نفس عملية سي في دي المستخدمة في إنتاج بوروفين، أو أكثر تحديداً إم أو سي في دي (التلبيد الكيميائي البخاري العضوي).
مصدر: فيكو
كقائد في هذا القطاع الفرعي من صناعة أشباه الموصلات، يمكن لفيكو أن يكون مرشحاً جيداً للرهان على زيادة التطبيقات التي تستخدم سي في دي الناتجة عن استخدام الجرافين والبوروفين المتزايد، حيث نحسن تدريجياً في التلاعب بالمادة على مستوى الذرة.
من المحتمل أن يستفيد أيضاً من الاتجاهات الهائلة للرقمنة، والذكاء الاصطناعي، والكهربة.
2. أولفاك (6728.T)
الشركة اليابانية أولفاك هي متخصصة في تكنولوجيا الفراغ، خاصة في سي في دي وتطبيقات أشباه الموصلات. هذا يجعلها مورداً رئيسياً للمعدات لمنتجي الشبكات، وديودات الضوء، والطاقة الشمسية، والبطاريات، وغيرها.
مصدر: أولفاك
تشارك الشركة أيضاً في أسواق أخرى، لا سيما في شاشات العرض المسطحة مثل الشاشات والتلفزيونات. كما أنها تنتج أجزاء من معادن عالية الأداء مثل التيتانيوم، والتانتالوم، والزركونيوم، والنيوبيوم، وغيرها.، بالإضافة إلى المعدات الصناعية لمجموعة واسعة من التطبيقات (أجزاء محركات الاحتراق الداخلي، والمواد المغناطيسية، وتجفيف المواد الدوائية، وتجفيف الأغذية بالفراغ).
مصدر: أولفاك الربع الثالث 2024
تكنولوجيا أولفاك حاسمة لعمليات سي في دي، ومن المحتمل أن تستفيد مبيعاتها من التطبيقات الجديدة والطلب المتزايد على المواد المتقدمة التي تتطلب فراغاً مثل البطاريات، والشبكات، واللوحات الشمسية، والمغناطيس، وديودات الضوء، والشاشات، والأدوية المتقدمة، وغيرها.
ومع ذلك، بفضل مجموعة أوسع من التطبيقات المحتملة، فإنها أقل اعتماداً على نشاط صناعة أشباه الموصلات مقارنة بشركات سي في دي النقية مثل فييكو.
نظراً لمدى دورة الأعمال التي يمكن أن تكون متقلبة لشركات معدات تصنيع أشباه الموصلات، هذا يجعل أولفاك استثماراً أقل تقلبات. ومن المحتمل أيضاً أن يكون أقل عرضة للمخاطر الناشئة عن حروب التجارة بين الولايات المتحدة والصين في صناعة أشباه الموصلات.
