Materialvetenskap

Borophene. Som grafen, men bättre.

mm
Publicerad
Uppdaterad
Lägg till Securities.io bland dina föredragna källor på Google
Information: Securities.io kan få ersättning när du använder länkar till produkter vi granskar. Det påverkar inte våra redaktionella bedömningar. Vi är inte registrerad investeringsrådgivare; detta är inte investeringsråd. Läs vår affiliateinformation.

Grafen gjord av bor

Materialvetenskaper fortsätter göra nya upptäckter, en av dem är 2D‑material. De är material organiserade i ett tunt lager bestående av endast en atom, därav namnet. Det första var enkel lagergrafen, som med säkerhet producerades först 2004, även om idén och teorin om den var mycket äldre, och som ledde till att dess upptäckare vann Nobelpriset i fysik 2010.

Borophene, ett annat 2D‑material, är ännu nyare och upptäcktes först 2015. Det är gjort av boratomer istället för kolatomerna som används i grafen. Det är ännu mer ledande, tunnare, lättare, starkare och mer flexibelt än grafen, trots att grafen ofta beskrivs som ett mirakelmaterial.

Källa: Nature

Eftersom det är så nytt vet vi fortfarande lite om de faktiska egenskaperna och den fulla potentialen hos borophene. Det är ett material som är ännu mer komplext än grafen, med många möjliga molekylära konfigurationer samtidigt som det behåller sina 2D‑egenskaper. Borophenes molekylära strukturer kan ha utrymme för att ta emot andra typer av atomer, vilket gör de potentiella konfigurationerna ännu fler.

Och potentialen för borophene fortsätter växa, eftersom forskare vid Penn State har upptäckt hur man förbättrar borophene och även undersökt hur det interagerar med levande celler.

Ny kiral borophene

I en vetenskaplig publikation med titeln “Chiral Induction in 2D Borophene Nanoplatelets through Stereoselective Boron–Sulfur Conjugation fokuserade Penn States forskare på ett unikt drag hos borophene bland 2D‑material, dess potentiella ”kiralitet”. Kiralitet är en kemisk term som betyder att molekyler har en vänster/höger‑symmetri. Kiralitet är en viktig egenskap hos organiska molekyler, till exempel aminosyrorna som är byggstenarna i proteiner.

Det är genom interaktionen med kirala aminosyror som cystein under produktionsprocessen som forskarna lyckades ge kiralitet åt borophene, ett världens första för 2D‑material.

I molekyler kan kiralitet göra att biologiska eller kemiska enheter existerar i två versioner som inte kan matchas perfekt, som en vänster‑ och en högermunka. De kan spegla varandra exakt, men en vänstermunka kommer aldrig passa lika bra på en högra hand som på en vänster hand.

Pr. Dipanjan Pan

Användning av kiralitet inom sjukvården

Forskarna syntetiserade borophenplattor, likt hur fragment av borophene skulle kunna komma in i blodomloppet. De upptäckte att de kirala egenskaperna hos de olika versionerna av borophene interagerade olika med cellmembranens strukturer och trängde in i cellerna på olika sätt.

Detta öppnar vägen för att designa skräddarsydda borophene‑strukturer för tillämpningar som ”utveckling av högupplöst medicinsk avbildning med kontrast som exakt kan spåra cellinteraktioner eller bättre läkemedelsleverans med precist material‑cell‑interaktioner”.

En bättre förståelse för hur borophene‑strukturen interagerar med levande celler kommer också att hjälpa till att klargöra dess säkerhetsprofil.

Det kan också leda till säkrare, mer effektiva implanterbara medicintekniska enheter som utnyttjar borophenes unika egenskaper. Inte bara är det ett mycket lätt och starkt material, utan borophene möjliggör även effektiv magnetisk och elektronisk kontroll.

Således kan borophene också användas för att utveckla biosensorer eller biomekaniska system.

Andra tillämpningar av borophene

På samma sätt som grafen är borophene ett lovande material för många högteknologiska tillämpningar. Bland dem finns:

Dessa tillämpningar kan potentiellt dra nytta av kiral borophene, och det nya materialet kommer behöva testas separat för var och en.

Potentiella borofen‑företag

Som ett material som upptäcktes för mindre än ett decennium sedan är borophene fortfarande ganska långt från massproduktion och är mest begränsat till materialvetenskapliga (och snart biologiska?) laboratorier.

Dock är den metod som användes för att först syntetisera borophene 2015, en metod kallad ”chemical vapor deposition” eller CVD, inte en ny teknik. Den används vanligtvis i halvledarindustrin för att producera integrerade kretsar och fotovoltaiska (solpanel) system.

CVD används för att skapa ultratunna lager av kisel, volfram, grafen och till och med syntetiska diamanter. Så varje företag som redan är ledande inom CVD‑utrustning kan bli en primär fördelningsmottagare av det växande spektrumet av tillämpningar för grafen och nu borophene.

CVD är en del av verktygen som används av många halvledarföretag vi listade i “Top 10 Semiconductor Equipment Stocks for Manufacturing Support”. Men vissa företag är mer starkt knutna till CVD‑teknik än andra som är aktiva i olika delar av halvledartillverkningsprocessen.

1. Veeco

VECO Prisdiagram

Veeco har varit en stor leverantör av utrustning till halvledartillverkningsindustrin sedan grundandet 1945. Dess maskiner används för att producera avancerad EUV‑chipframställning, 5G‑antenner, hårddiskar, LIDAR, LED‑lampor, kraftelektronik för elbilar med mera.

Källa: Veeco

Företagets huvudsakliga teknologiska fokus är samma CVD‑process som används för produktion av borophene, eller mer exakt MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapour Deposition).

Källa: Veeco

Som ledare i detta nischsegment av halvledarindustrin kan Veeco vara en bra kandidat att satsa på i takt med att fler CVD‑tillämpningar växer fram från den ökande användningen av grafen, volfram och borophene, i takt med att vi blir bättre på att manipulera materia på atomnivå.

Det kommer också sannolikt att gynnas av de massiva trenderna inom digitalisering, AI och elektrifiering.

2. Ulvac (6728.T)

Det japanska företaget Ulvac är specialist på vakuumteknik, särskilt använd i CVD och halvledarapplikationer. Detta gör dem till en nyckelleverantör av utrustning för producenter av chip, LED, fotovoltaik, batterier med mera.

Källa: Ulvac

Företaget är också aktivt på andra marknader, särskilt FPD (Flat Panel Display) som skärmar och TV‑apparater. Det producerar även komponenter i högpresterande metaller som titan, tantal, zirkonium, niobium med mera, samt industriell utrustning för ett mycket brett spektrum av tillämpningar (delar för förbränningsmotorer, magnetiska material, frystorkning eller rening av läkemedel, vakuumtorkning av livsmedel).

Ulvac‑teknik är avgörande för CVD‑processen, och dess försäljning kommer sannolikt att gynnas av nya tillämpningar och den växande efterfrågan på avancerade material som kräver vakuum, såsom batterier, chip, solpaneler, magneter, LED, skärmar, avancerade läkemedel med mera.

Dock, tack vare det bredare spektrumet av potentiella tillämpningar, är de mindre beroende av halvledarindustrins aktivitet jämfört med rena CVD‑företag som Veeco.

Med tanke på hur cyklisk affärsaktiviteten kan vara för leverantörer av utrustning till halvledartillverkning, gör detta Ulvac till en sannolikt mindre volatil investering. De bör också vara mindre utsatta för den växande risken för handelstvister mellan USA och Kina inom halvledarindustrin.

mm

Jonathan är en tidigare biokemistforskare som arbetade med genetisk analys och kliniska prövningar. Han är nu en aktieanalytiker och finansskribent med fokus på innovation, marknadscykler och geopolitik i sin publikation 'The Eurasian Century'.