Borophene. Giống như Graphene, nhưng tốt hơn.

Graphene làm từ Boron

Khoa học vật liệu liên tục có những khám phá mới, một trong số đó là vật liệu 2D. Chúng là những vật liệu được tổ chức thành một lớp mỏng chỉ có một nguyên tử, do đó có biệt danh là. Cái đầu tiên là graphene một lớp, được sản xuất một cách chắc chắn chỉ vào năm 2004, mặc dù ý tưởng và lý thuyết về nó đã cũ hơn nhiều và điều đó sẽ dẫn đến việc những người phát hiện ra nó đã đoạt giải Nobel vật lý năm 2010.

Borophene, một vật liệu 2D khác, thậm chí còn mới hơn, mới được phát hiện vào năm 2015. Nó được tạo thành từ các nguyên tử boron thay vì các nguyên tử carbon được sử dụng trong graphene. Nó thậm chí còn dẫn điện tốt hơn, mỏng hơn, nhẹ hơn, bền hơn và linh hoạt hơn graphene, mặc dù graphene thường được mô tả là một vật liệu kỳ diệu.

Nguồn: Thiên nhiên

Vì còn quá mới nên chúng ta vẫn biết rất ít về đặc tính thực tế cũng như tiềm năng đầy đủ của borophene. Nó là một vật liệu thậm chí còn phức tạp hơn cả graphene, với nhiều cấu hình phân tử có thể có trong khi vẫn giữ được các đặc tính 2D của nó. Cấu trúc phân tử của Borophene có thể có không gian để tiếp nhận các loại nguyên tử khác, khiến cho các cấu hình tiềm năng thậm chí còn nhiều hơn.

Nguồn: Biên giới của Vật lý

Và tiềm năng của borophene không ngừng tăng lên khi các nhà nghiên cứu tại bang Pennsylvania đã khám phá ra cách cải thiện borophene và cũng nghiên cứu cách nó tương tác với các tế bào sống.

Borophene chirus mới

Trong một ấn phẩm khoa học có tựa đề “Cảm ứng bất đối trong các tiểu cầu nano Borophene 2D thông qua liên hợp lưu huỳnh Boron-lưu huỳnh chọn lọc lập thể“, Các nhà nghiên cứu của Penn State đã tập trung vào một tính năng độc đáo của borophene trong số các vật liệu 2D, đó là tính chất “chirality” tiềm năng của nó. Chirality là một thuật ngữ hóa học có nghĩa là các phân tử có sự đối xứng trái/phải. Chirality là một tính năng quan trọng của các phân tử hữu cơ, ví dụ, các axit amin là khối xây dựng của protein.

Nguồn: UC Santa Barbara

Thông qua sự tương tác với các axit amin bất đối như cysteine ​​trong quá trình sản xuất, các nhà nghiên cứu đã cố gắng truyền đạt đặc tính bất đối trên borophene, vật liệu 2D đầu tiên trên thế giới.

Trong các phân tử, chirality có thể làm cho các đơn vị sinh học hoặc hóa học tồn tại ở hai phiên bản không thể kết hợp hoàn hảo, như ở găng tay trái và găng tay phải. Chúng có thể phản chiếu lẫn nhau một cách chính xác, nhưng găng tay trái sẽ không bao giờ vừa với tay phải cũng như vừa với tay trái.

Pr. chảo Dipanjan

Sử dụng chirality trong chăm sóc sức khỏe

Các nhà nghiên cứu đã tổng hợp các tiểu cầu borophene, tương tự như cách các mảnh borophene đi vào máu. Họ phát hiện ra rằng đặc tính kháng khuẩn của các phiên bản khác nhau của borophene tương tác khác nhau với màng tế bào và đi vào tế bào một cách khác nhau.

Điều này mở ra cách thiết kế các cấu trúc borophene tùy chỉnh cho các ứng dụng như “phát triển hình ảnh y tế có độ phân giải cao hơn với độ tương phản có thể theo dõi chính xác các tương tác tế bào hoặc phân phối thuốc tốt hơn với các tương tác tế bào-vật liệu được xác định chính xác”.

Hiểu rõ hơn về cách cấu trúc borophene tương tác với tế bào sống cũng sẽ giúp làm rõ tính an toàn của nó.

Nó cũng có thể tạo ra các thiết bị y tế cấy ghép an toàn hơn, hiệu quả hơn nhờ tận dụng các đặc tính độc đáo của borophene. Không chỉ là vật liệu rất nhẹ và bền mà borophene còn cho phép điều khiển từ tính và điện tử hiệu quả.

Vì vậy, borophene cũng có thể được sử dụng để phát triển cảm biến sinh học hoặc hệ thống cơ sinh học.

Các ứng dụng Borophene khác

Tương tự như graphene, borophene là vật liệu đầy hứa hẹn cho nhiều ứng dụng công nghệ cao. Trong số đó có:

• Quang tử tính toán: đáng chú ý, borophene có thể được sử dụng trong laser cho các ứng dụng quang tử.
• Xúc tác, đặc biệt là đối với sự tương tác liên quan đến khinh khí và ôxy. Nó cũng có thể được sử dụng để lưu trữ hydro hiệu quả hơn.
• Cảm biến, đặc biệt là đối với khí, mà còn như hình ảnh sinh học đã đề cập như hình ảnh huỳnh quang,  hình ảnh quang nhiệtvà hình ảnh quang học.
• pin, bao gồm cả việc làm cực dương từ borophene.
• Năng lượng tiên tiến, Bao gồm cả siêu tụ điện và chất siêu dẫn.

Những ứng dụng này có thể được hưởng lợi từ borophene chirus và vật liệu mới sẽ cần phải được thử nghiệm riêng biệt cho từng ứng dụng.

Các công ty Borophene tiềm năng

Là một vật liệu được phát hiện cách đây chưa đầy một thập kỷ, borophene vẫn còn khá xa mới có thể sản xuất hàng loạt và hầu như chỉ giới hạn trong các phòng thí nghiệm khoa học vật liệu (và sắp tới là sinh học?).

Tuy nhiên, cách tổng hợp borophene lần đầu tiên vào năm 2015, phương pháp gọi là “lắng đọng hơi hóa học” hay CVD, không phải là công nghệ mới. Nó thường được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn để sản xuất các mạch tích hợp và hệ thống quang điện (tấm pin mặt trời).

CVD được sử dụng để tạo ra các lớp silicon, vonfram, graphene và thậm chí cả kim cương tổng hợp siêu mỏng. Vì vậy, bất kỳ công ty nào đã dẫn đầu về thiết bị CVD đều có thể trở thành người hưởng lợi chính từ phạm vi ứng dụng ngày càng tăng của graphene và hiện nay là borophene.

CVD là một phần công cụ được nhiều công ty bán dẫn sử dụng mà chúng tôi đã liệt kê trong “10 cổ phiếu thiết bị bán dẫn hàng đầu để hỗ trợ sản xuất”. Nhưng một số công ty được liên kết với công nghệ CVD chặt chẽ hơn những công ty khác hoạt động trong các phần khác nhau của quy trình sản xuất chất bán dẫn.

1. veeco

Veeco là nhà cung cấp thiết bị chính cho ngành sản xuất chất bán dẫn kể từ khi thành lập vào năm 1945. Máy móc của Veeco được sử dụng để sản xuất chip EUV tiên tiến, ăng-ten 5G, ổ cứng, LIDAR, đèn LED, điện tử công suất cho xe điện, v.v.

Nguồn: veeco

Trọng tâm chính về công nghệ của công ty là quy trình CVD tương tự được sử dụng để sản xuất borophene, hay chính xác hơn là MOCVD (Lắng đọng hơi hóa chất hữu cơ kim loại).

Nguồn: veeco

Với tư cách là công ty dẫn đầu trong phân khúc thích hợp này của ngành công nghiệp bán dẫn, Veeco có thể là một ứng cử viên sáng giá để đặt cược vào sự gia tăng của nhiều ứng dụng CVD hơn xuất phát từ việc sử dụng ngày càng nhiều graphene, vonfram và borophene, khi chúng ta ngày càng tiến bộ hơn trong việc xử lý vật chất ở thời điểm hiện tại. cấp độ nguyên tử.

Nó cũng có thể sẽ được hưởng lợi từ các xu hướng lớn về số hóa, AI và điện khí hóa.

2. uvac (6728.T)

Công ty Ulvac của Nhật Bản là chuyên gia về công nghệ chân không, đặc biệt được sử dụng trong CVD và ứng dụng bán dẫn. Điều này khiến nó trở thành nhà cung cấp thiết bị chính cho các nhà sản xuất chip, đèn LED, quang điện, pin, v.v.

Nguồn: Ulvac

Công ty cũng đang hoạt động ở các thị trường khác, đặc biệt là FPD (Màn hình phẳng) như màn hình và TV. Nó cũng sản xuất các bộ phận trong kim loại hiệu suất cao như titan, tantalum, zirconium, niobi, v.v.., cũng như các thiết bị công nghiệp cho rất nhiều ứng dụng (bộ phận động cơ đốt trong, vật liệu từ tính, đông khô hoặc tinh chế dược phẩm, sấy chân không thực phẩm).

Nguồn: Ulvac Q3 2024

Công nghệ Ulvac rất quan trọng đối với quy trình CVD và doanh số bán của nó có thể sẽ được hưởng lợi từ các ứng dụng mới và nhu cầu ngày càng tăng đối với các vật liệu tiên tiến cần chân không như pin, chip, tấm pin mặt trời, nam châm, đèn LED, màn hình, dược phẩm tiên tiến, v.v.

Tuy nhiên, nhờ có phạm vi ứng dụng tiềm năng rộng hơn nên nó ít phụ thuộc vào hoạt động của ngành bán dẫn hơn các công ty CVD thuần túy như Veeco.

Xem xét mức độ hoạt động kinh doanh theo chu kỳ của các nhà cung cấp thiết bị sản xuất chất bán dẫn, điều này khiến Ulvac trở thành một khoản đầu tư ít biến động hơn. Nó cũng sẽ ít phải đối mặt với nguy cơ tiềm ẩn của các cuộc chiến thương mại giữa Mỹ và Trung Quốc trong ngành bán dẫn.