Borofen. Grafen gibi, ama daha iyi.

Boron’dan Yapılmış Grafen

Malzeme bilimleri yeni keşifler yapmaya devam ediyor, bunlardan biri 2D malzemeler. Bu malzemeler yalnızca bir atom kalınlığında ince bir tabaka halinde düzenlenmiştir, bu yüzden bu isim verilmiştir. İlk keşfedilen tek katman grafen, ancak 2004’te kesin olarak üretildi, fikir ve teorisi çok daha eski olmasına rağmen, bu keşif 2010 Fizik Nobel Ödülünü kazananlara yol açtı.

Borofen, bir başka 2D malzeme, daha da yenidir; sadece 2015’te keşfedilmiştir. Grafende kullanılan karbon atomları yerine boron atomlarından yapılmıştır. Grafene göre daha iletken, daha ince, daha hafif, daha güçlü ve esnek olup, grafen genellikle bir mucize malzeme olarak tanımlansa da.

Kaynak: Nature

Bu kadar yeni olduğu için, borofen’in gerçek özellikleri ve tam potansiyeli hakkında hâlâ çok az şey biliyoruz. Bu malzeme, grafenden daha karmaşık olup, 2D özelliklerini korurken birçok olası moleküler konfigürasyona sahiptir. Borofen’in moleküler yapıları, diğer atom türlerini kabul edecek boşluklara sahip olabilir, bu da potansiyel konfigürasyonların sayısını daha da artırır.

Kaynak: Frontiers of Physics

Ve borofen’in potansiyeli artmaya devam ediyor; Penn State araştırmacıları borofen’i nasıl geliştireceklerini keşfettiler ve ayrıca bunun canlı hücrelerle nasıl etkileştiğini incelediler.

Yeni Kiral Borofen

Penn State araştırmacıları, “2D Borofen Nanoplatelet’lerde Stereo-selektif Boron–Kükürt Bağlantısı ile Kiral İndüksiyon” başlıklı bilimsel yayında, borofen’in 2D malzemeler arasında benzersiz bir özelliği olan potansiyel “kiralite” üzerine odaklandı. Kiralite, moleküllerin sol/sağ simetrisine sahip olduğu anlamına gelen bir kimya terimidir. Kiralite, organik moleküllerin önemli bir özelliğidir; örneğin proteinlerin yapıtaşları olan amino asitler.

Kaynak: UC Santa Barbara

Moleküllerde, kiralite biyolojik veya kimyasal birimlerin mükemmel bir şekilde eşleşemeyen iki versiyonda bulunmasına neden olabilir; sol ve sağ eldiven gibi. Birbirlerini tam olarak yansıtabilirler, ancak sol eldiven sağ elde sol elde olduğu kadar iyi oturmaz.

Prof. Dipanjan Pan

Sağlıkta Kiralite Kullanımı

Araştırmacılar, borofen parçacıklarını kan dolaşımına girecek şekilde sentezlediler. Borofen’in farklı versiyonlarının kiral özelliklerinin hücre zarlarıyla farklı etkileşime girdiğini ve hücrelere farklı şekilde girdiğini keşfettiler.

Bu, “hücre etkileşimlerini kesin olarak izleyebilen kontrastlı yüksek çözünürlüklü tıbbi görüntüleme geliştirme veya malzeme‑hücre etkileşimleriyle hedeflenmiş daha iyi ilaç dağıtımı” gibi uygulamalar için özel borofen yapıları tasarlama yolunu açıyor.

Borofen yapısının canlı hücrelerle nasıl etkileştiğinin daha iyi anlaşılması, güvenlik profilini de netleştirmeye yardımcı olacaktır.

Ayrıca, borofen’in benzersiz özelliklerinden yararlanan daha güvenli ve daha etkili implante edilebilir tıbbi cihazlara yol açabilir. Sadece çok hafif ve güçlü bir malzeme olmakla kalmaz, aynı zamanda borofen etkili manyetik ve elektronik kontrol sağlar.

Dolayısıyla, borofen biyosensörler veya biyomekanik sistemler geliştirmek için de kullanılabilir.

Diğer Borofen Uygulamaları

Grafene benzer şekilde, borofen birçok yüksek teknoloji uygulaması için vaat veren bir malzemedir. Bunlar arasında şunlar yer alıyor:

• Fotoni̇k bilişim: notably, borofen fotonik uygulamalar için lazerde kullanılabilir.
• Kataliz, especially for interaction involving hidrojen and oksijen. It could also be used daha verimli hidrojen depolamak için kullanılabilir.
• Sensörler, özellikle gazlar için, but also as mentioned bio-imaging like floresan görüntüleme,  fototermal görüntüleme, and fotoakustik görüntüleme.
• Bataryalar, including for making borofen’den anotlar.
• Gelişmiş enerji, including ultra-kapasitörler and süperiletkenler.

Bu uygulamalar, kiral borofen’den potansiyel olarak fayda sağlayabilir ve yeni malzeme her biri için ayrı ayrı test edilmelidir.

Potansiyel Borofen Şirketleri

Henüz on yıldan daha kısa bir süre önce keşfedilen bir malzeme olarak, borofen hâlâ seri üretimden uzakta ve çoğunlukla malzeme bilimleri (ve yakında biyoloji?) laboratuvarlarıyla sınırlıdır.

Ancak, borofen’in 2015’te ilk kez sentezlenme yöntemi olan “kimyasal buhar biriktirme” ya da CVD, yeni bir teknoloji değildir. Yarı iletken endüstrisinde entegre devreler ve fotovoltaik (güneş paneli) sistemler üretmek için yaygın olarak kullanılır.

CVD, silikon, tungsten, grafen ve hatta sentetik elmas gibi ultra ince katmanlar oluşturmak için kullanılır. Bu nedenle, CVD ekipmanında zaten lider konumda olan herhangi bir şirket, grafen ve şimdi borofen için artan uygulama yelpazesinden büyük fayda sağlayabilir.

CVD, “Üretim Desteği İçin En İyi 10 Yarı İletken Ekipman Hissesi” listemizde yer alan birçok yarı iletken şirketinin kullandığı araçların bir parçasıdır. Ancak bazı şirketler, yarı iletken üretim sürecinin farklı bölümlerinde aktif olan diğerlerinden daha sıkı bir şekilde CVD teknolojisine bağlıdır.

1. Veeco

Veeco, 1945’te kuruluşundan bu yana yarı iletken üretim endüstrisine ekipman sağlayan büyük bir tedarikçi olmuştur. Makinaları, gelişmiş EUV çip üretimi, 5G antenleri, sabit diskler, LIDAR, LED’ler, EV’ler için güç elektroniği vb. üretiminde kullanılır.

Kaynak: Veeco

Şirketin teknolojik ana odak noktası, borofen üretiminde kullanılan aynı CVD sürecidir; daha kesin olarak MOCVD (Metal-Organik Kimyasal Buhar Biriktirme).

Kaynak: Veeco

Yarı iletken endüstrisinin bu niş segmentinde lider konumda olan Veeco, grafen, tungsten ve borofen’in artan kullanımından kaynaklanan daha fazla CVD uygulamasının yükselişine yatırım yapmak için iyi bir aday olabilir, çünkü atom seviyesinde maddeyi manipüle etme konusunda giderek daha iyi hale geliyoruz.

Ayrıca, dijitalleşme, yapay zeka ve elektrifikasyonun büyük trendlerinden de fayda sağlayacaktır.

2. Ulvac (6728.T)

Japon şirketi Ulvac, özellikle CVD ve yarı iletken uygulamalarında kullanılan vakum teknolojisi konusunda uzmandır. Bu, çip, LED, fotovoltaik, batarya vb. üreticileri için önemli bir ekipman tedarikçisi olmasını sağlar.

Kaynak: Ulvac

Şirket ayrıca diğer pazarlarda da aktiftir; özellikle ekran ve TV gibi FPD (Düz Panel Görüntüleme) alanında. Ayrıca titan, tantal, zirkonyum, niyobyum gibi yüksek performanslı metaller üretir ve çok geniş bir uygulama yelpazesi için endüstriyel ekipman sağlar (içten yanmalı motor parçaları, manyetik malzemeler, ilaçların dondurarak kurutulması veya saflaştırılması, gıdaların vakumlu kurutulması).

Kaynak: Ulvac Q3 2024

Ulvac teknolojisi CVD süreci için kritik öneme sahiptir ve satışları, bataryalar, çipler, güneş panelleri, manyetikler, LED’ler, ekranlar, gelişmiş ilaçlar gibi vakum gerektiren ileri malzemeler için yeni uygulamalardan ve artan talebeden muhtemelen fayda sağlayacaktır.

Ancak, potansiyel uygulamaların daha geniş yelpazesi sayesinde, saf yarı iletken endüstrisi faaliyetlerine bağlılığı, Veeco gibi saf CVD şirketlerine göre daha azdır.

Yarı iletken üretim ekipmanı tedarikçileri için iş faaliyetlerinin ne kadar döngüsel olabileceği göz önüne alındığında, bu durum Ulvac’ı muhtemelen daha az dalgalı bir yatırım yapar. Ayrıca, ABD ve Çin arasındaki yarı iletken endüstrisindeki ticaret savaşları riskine de daha az maruz kalacaktır.