Borophene. Katulad ng Graphene, pero Mas Magaling.

Graphene na Gawa sa Boron

Material sciences keep making new discoveries, one of them being 2D materials. They are materials organized into a thin layer of only one atom, hence the moniker. The first one was single-layer graphene, na nakumpirmang nagawa lamang noong 2004, although the idea and theory about it were much older, and which would lead to its discoverers winning the 2010 Nobel Prize in physics.

Ang Borophene, isa pang 2D na materyal, ay mas bago pa, na natuklasan lamang noong 2015. Ito ay gawa sa mga atom ng boron imbis na carbon na ginagamit sa graphene. Mas mataas pa ang conductivity nito, mas manipis, mas magaan, mas matibay, at mas nababaluktot kaysa sa graphene, kahit na madalas ilarawan ang graphene bilang isang milagrosong materyal.

Pinagmulan: Nature

Dahil napakabago nito, kaunti pa lamang ang alam natin tungkol sa aktwal na katangian at buong potensyal ng borophene. Ito ay isang materyal na mas kumplikado kaysa sa graphene, na may maraming posibleng molecular na konfigurasyon habang pinapanatili ang 2D na katangian nito. Ang mga molecular na estruktura ng borophene ay maaaring maglaman ng puwang para tumanggap ng ibang uri ng atom, na nagpaparami pa ng posibleng mga konfigurasyon.

Pinagmulan: Frontiers of Physics

At patuloy na lumalago ang potensyal ng borophene, habang natuklasan ng mga mananaliksik sa Penn State kung paano pagbutihin ang borophene, at sinuri rin kung paano ito nakikipag-ugnayan sa mga buhay na selula.

Bagong Chiral Borophene

Sa isang siyentipikong publikasyon na pinamagatang “Chiral Induction in 2D Borophene Nanoplatelets through Stereoselective Boron–Sulfur Conjugation”, tumuon ang mga mananaliksik ng Penn State sa isang natatanging katangian ng borophene sa mga 2D na materyales, ang potensyal nitong “chirality”. Ang chirality ay isang terminong kemikal na nangangahulugang ang mga molekula ay may kaliwa/kanan na simetrya. Mahalaga ang chirality sa mga organikong molekula, halimbawa, ang mga amino acid na pundasyon ng mga protina.

Pinagmulan: UC Santa Barbara

Sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa mga chiral na amino acid tulad ng cysteine sa proseso ng paggawa, nagawang ipasok ng mga mananaliksik ang chirality sa borophene, isang kauna-unahang pangyayari sa buong mundo para sa mga 2D na materyales.

Sa mga molekula, maaaring magdulot ang chirality na ang mga yunit na biyolohikal o kemikal ay umiral sa dalawang bersyon na hindi maaaring ganap na magkatugma, tulad ng kaliwa at kanang guwantes. Maaari silang magsalamin nang eksakto, ngunit ang isang kaliwang guwantes ay kailanman hindi magkasya nang maayos sa kanang kamay tulad ng sa kaliwang kamay.

Pr. Dipanjan Pan

Paggamit ng Chirality sa Pangangalagang Pangkalusugan

Sinintetisa ng mga mananaliksik ang mga borophene platelet, na katulad ng kung paano papasok ang mga fragment ng borophene sa daloy ng dugo. Natuklasan nila na ang mga chiral na katangian ng iba’t ibang bersyon ng borophene ay may magkakaibang pakikipag-ugnayan sa mga membrano ng selula, at iba-iba ang pagpasok nito sa mga selula.

Binubuksan nito ang daan para sa pagdidisenyo ng mga pasadyang estruktura ng borophene para sa mga aplikasyon tulad ng “pag-unlad ng mas mataas na resolusyon na medikal na imaging na may contrast na maaaring eksaktong subaybayan ang pakikipag-ugnayan ng selula o mas mahusay na paghahatid ng gamot na may tumpak na pakikipag-ugnayan ng materyal at selula.”

Ang mas mahusay na pag-unawa kung paano nakikipag-ugnayan ang estruktura ng borophene sa mga buhay na selula ay makakatulong din na linawin ang kanyang profile sa kaligtasan.

Maaari rin itong magdala sa mas ligtas at mas epektibong implantable na medikal na aparato na gumagamit ng natatanging katangian ng borophene. Hindi lamang ito napakagaan at matibay na materyal, kundi pinapayagan din ng borophene ang epektibong kontrol na magnetiko at elektronik.

Kaya, maaaring gamitin ang borophene upang bumuo ng mga biosensor o bio-mechanical na sistema.

Iba pang mga Aplikasyon ng Borophene

Katulad ng graphene, ang borophene ay isang pangakong materyal para sa maraming high-tech na aplikasyon. Kabilang dito ang:

• Photonics computing: partikular, maaaring gamitin ang borophene sa laser para sa mga aplikasyon ng photonics.
• Catalysis, lalo na para sa pakikipag-ugnayan na kinasasangkutan ng hydrogen at oxygen. Maaari rin itong gamitin upang mas epektibong mag-imbak ng hydrogen.
• Sensors, lalo na para sa mga gas, ngunit pati na rin tulad ng nabanggit na bio-imaging tulad ng fluorescence imaging,  photothermal imaging, at photoacoustic imaging.
• Batteries, kasama ang paggawa ng anodes mula sa borophene.
• Advanced energy, kasama ang ultra-capacitors at superconductors.

Maaaring makinabang ang mga aplikasyon na ito mula sa chiral na borophene, at ang bagong materyal ay kailangang subukan nang hiwalay para sa bawat isa.

Mga Potensyal na Kumpanya ng Borophene

Bilang isang materyal na natuklasan nang wala pang isang dekada, ang borophene ay malayo pa sa mass manufacturing at karamihan ay nakapaloob sa mga laboratoryo ng agham ng materyales (at marahil sa biyolohiya?)

Gayunpaman, ang paraan ng pagsintetisa ng borophene noong 2015, isang metodong tinatawag na “chemical vapor deposition” o CVD, ay hindi bagong teknolohiya. Karaniwang ginagamit ito sa industriya ng semiconductor para sa paggawa ng integrated circuits at photovoltaic (solar panels) systems.

Ginagamit ang CVD upang lumikha ng napakamanipis na patong ng silicon, tungsten, graphene, at kahit synthetic diamonds. Kaya anumang kumpanya na nangunguna na sa kagamitan ng CVD ay maaaring maging pangunahing benepisyaryo ng lumalawak na hanay ng mga aplikasyon para sa graphene at ngayon ay borophene.

Ang CVD ay bahagi ng mga kasangkapang ginagamit ng maraming kumpanya ng semiconductor na aming inilista sa “Top 10 Semiconductor Equipment Stocks for Manufacturing Support”. Ngunit may ilang kumpanya na mas malapit na konektado sa teknolohiyang CVD kaysa sa iba na aktibo sa iba’t ibang bahagi ng proseso ng paggawa ng semiconductor.

1. Veeco

Ang Veeco ay naging pangunahing tagapagtustos ng kagamitan sa industriya ng paggawa ng semiconductor mula nang itatag ito noong 1945. Ang mga makina nito ay ginagamit sa paggawa ng advanced EUV chip, 5G antennas, hard drives, LIDAR, LEDs, power electronics para sa mga EV, atbp.

Pinagmulan: Veeco

Ang pangunahing teknolohikal na pokus ng kumpanya ay ang parehong proseso ng CVD na ginagamit sa produksyon ng borophene, o mas tiyak na MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapour Deposition).

Pinagmulan: Veeco

Bilang isang nangunguna sa segmentong ito ng industriya ng semiconductor, maaaring maging magandang kandidato ang Veeco na tumaya sa pagtaas ng mga aplikasyon ng CVD na nagmumula sa lumalawak na paggamit ng graphene, tungsten, at borophene, habang patuloy tayong gumagaling sa pagmanipula ng materyal sa antas ng atom.

Malamang na makikinabang din ito mula sa malalaking trend ng digitalization, AI, at electrification.

2. Ulvac (6728.T)

Ang kumpanyang Hapones na Ulvac ay dalubhasa sa vacuum technology, lalo na sa paggamit sa CVD at mga aplikasyon ng semiconductor. Ginagawa nitong pangunahing tagapagtustos ng kagamitan para sa mga gumagawa ng chips, LED, photovoltaics, baterya, atbp.

Pinagmulan: Ulvac

Ang kumpanya ay aktibo rin sa ibang mga merkado, partikular ang FPD (Flat Panel Display) tulad ng mga screen at TV. Gumagawa rin ito ng mga bahagi sa high-performance metals tulad ng titanium, tantalum, zirconium, niobium, atbp, pati na rin ng industrial equipment para sa napakalawak na hanay ng mga aplikasyon (mga bahagi ng internal combustion engine, magnetic materials, freeze drying o paglinis ng mga pharmaceutical, vacuum drying ng pagkain).

Pinagmulan: Ulvac Q3 2024

Mahalaga ang teknolohiya ng Ulvac para sa proseso ng CVD, at malamang na makinabang ang kanilang benta mula sa mga bagong aplikasyon at lumalaking demand para sa mga advanced na materyales na nangangailangan ng vacuum tulad ng baterya, chips, solar panels, magnets, LED, screen, advanced pharmaceuticals, atbp.

Gayunpaman, dahil sa mas malawak na hanay ng posibleng aplikasyon, ito ay mas hindi gaanong nakadepende sa aktibidad ng industriya ng semiconductor kumpara sa mga purong kumpanyang CVD tulad ng Veeco.

Dahil sa kung gaano ka-siklikal ang aktibidad ng negosyo para sa mga tagapagtustos ng kagamitan sa paggawa ng semiconductor, ginagawa nitong mas kaunting volatile na pamumuhunan ang Ulvac. Dapat din itong mas hindi gaanong exposed sa lumalalang panganib ng trade wars sa pagitan ng USA at China sa industriya ng semiconductor.