هدکشناد ی
هیاپ مولع
یشزومآ هورگ یمیش
هجرد تفایرد یارب هلاسر
یصصخت یارتکد ی
هتشر رد ی
یمیش شیارگ
کیزیف یمیش
:ناونع
و صلاخ دیرتین روب تارذونان یموتناوک تاعلاطم هدیئلاآ
رگسح ناونع هب هدش
)... و نژسف ،نژونایس دیرلک( رادرلک یمس یاهزاگ
دیتاسا امنهار :
دیس رتکد لدشوخ یوسوم یضترم
- رتکد یلاصو لیعامسا
داتسا رواشم :
یدهم رتکد یلیفارسا
رگشهوژپ :
تسودلاوم هیقر نمهب 96
مان يگداوناخ وجشناد
: تسودلاوم
مان : هیقر
ناونع :هلاسر روب تارذونان یموتناوک تاعلاطم ن
و صلاخ دیرتی هدیئلاآ
،نژونایس دیرلک( رادرلک یمس یاهزاگ رگسح ناونع هب هدش
)... و نژسف
دیتاسا امنهار : یوسوم یضترم دیس رتکد یلاصو لیعامسا رتکد و لدشوخ
داتسا واشم :ر یلیفارسا یدهم رتکد
عطقم لیصحت :ي د یصصخت یارتک
هتشر : یمیش
شيارگ : کیزیف یمیش
هاگشناد : ققحم یلیبدرا
هدكشناد : لع هیاپ مو خيرات
:عافد 18 / 11 / 96 دادعت حفص :تا 144
هدیكچ : نيا رد ناياپ همان روب یاهراتخاسونان یرگسح صاوخ ، -
تاحفصونان ریظن یديرتین صلاخ
وBN
هدیئلاآ هدش ی و مینیمولآ
سیلیس
Al-BN
،
Si-BN
، فلتخم عاونا طورخمونان
یاه ریظن ،BN
وBN-B
ابBN-N
هيواز ی 180 هجرد رد يعلض هس هقلح و
طورخمونان ،سار اب BN
هيواز ی 60 هجرد هقلح و و سار رد يعلض جنپ سفقونان
N24
B24
درلک يمس یاهزاگ یارب ديرلک( را
،نژسف ،نژونایس ليرفسف
ديرلک زا هدافتسا اب )نيركیپورلک و هيرظن
ی يعبات يلاگچ
( )DFT
رارق هعلاطم دروم يم
دریگ تاعلاطم جياتن .
زیلانآ اب هتیسناد ی ينورتكلا تلااح
DOS(
ناشن)
يم دهد هک بذج دنيآرف رد لوكلوم
یاه یزاگ
، تاحفصونان يكینورتكلا صاوخ
Al-BN
تلاح و صلاخ تلاح هب تبسن هدیئلاآ
اب هدش رارق ریثات تحت رتشیب ،سیلیس يم
ریگ ن د دمآراک روسنس ناونع هب نياربانب و
يياسانش یارب لوكلوم
یاه یزاگ يم دنناوت .دنشاب هتشاد دربراک رد
يلاح هک تاحفصونان ،
Si-BN
ب ه لیلد بذج یژرنا و لااب رایسب
نامز يبايزاب
،لااب هب ناونع و دنرادن ييآراک ،بولطم یزاگ روسنس بلغا
شنکاو یريذپ شن دوخ زا ييلااب نا
يم دنهد هب رجنم و
کیكفت لوكلوم یاه يئازجا هب يمس رتمک تیمس رثا اب
يم دنوش ارضم تسيز طیحم یارب هک راد یرتمک ت
ن دروم رد .د طورخمونان
-
یاه طورخمونان یرواكير ،BN
یاربBN-B
لوكلوم نيركیپورلک ب
ه لیلد بذج یژرنا يفنم
رت دنيآرف و هقلح يياز و تخس رما کي
نكممریغ يم
دشاب ، رد يلاح هک طورخمونان رد لوكلوم بذج دنيآرف زا دعب BN-N
ب ه لیلد تارییغت رتشیب رد و يكيرتكلا تياده
نامز و يكيرتكلا رادم رد ينورتكلا لانگیس دیلوت يبايزاب
،لوكلوم بذجاو رد رتمک هب
ناونع انم روسنس زاگ يياسانش یارب بس
يمس هب يم راک دور . ینچمه تابساحم زا لصاح جياتن ،ن هسياقم
یا ،تاحفصونان نیب بذج طورخمونان
یاه سفقونان وBN
N24
B24
تاحفصونان هک داد ناشن
Al-BN
نژونایس ديرلک لوكلوم هب ييلااب يكینورتكلا تیساسح .دنراد
تاعلاطم نيا زا لصاح جياتن
يم دناوت هعسوت و تخاس ،يحارط یارب ی
ریغ یاهروسنس ينبرک
رب ينتبم روب یاهراتخاسونان
- .دشاب دیفم یديرتین
دیلک هژاو اه : رگسح ،بذج
،
،رادرلک يمس یاهزاگ
،ديرتین روب تارذونان هيرظن
ی عبات ي يلاگچ
شهوژپ رب یا همدقم
2
همدقم
س لوحتم رایسب ار يمیش ملع هصرع ،يمیش لئاسم رد يموتناوک کیناكم لوصا دربراک .تسا هتخا
يمیش مامت اساسا هجیتن
یا موتناوک کیناكم کرد .تسا يموتناوک کیناكم نیناوق زا رد يمیش کرد ساسارب ي
یداینب حطس ينعي(
راتفر کرد نورتكلا
اه ، متا اه و لوكلوم اه ) لكش يم دریگ . يمیش موتناوک هخاش یا زا يمیش
تسا هک زکرمت هیلوا ی نآ رب یور دربراک کیناكم رد يموتناوک
متسیس یاه ييایمیش يم
دشاب . تاریثأت يمیش
موتناوک رد
يمامت هخاش یاه يمیش سوسحم تسا
. یا هنوگ هب هک
زا يمیش موتناوک هب روط هدرتسگ یا تهج
نییعت یرادياپ لوكلوم
اه
، يسررب مزیناكم شنکاو
اه
، نییعت صاوخ يكیمانيدومرت اهزاگ
) دننام يپورتنآ و
تیفرظ
يترارح (،
يسررب یاهورین نیب
،يلوكلوم ریسفت
فیط یاه
،يلوكلوم يسررب
تیهام اهدنویپ رد
یارب تادماج
هیجوت صاوخ و تلااقتنا ينورتكلا
و نینچمه یارب
تسد هب ندروآ
يخرب زا صاوخ لوكلوم اه لوط ریظن و
یاياوز
،یدنویپ نامم
ود
،يبطق توافت یژرنا رد یدنبركیپ یاه
فلتخم و دراوم رگيد هدافتسا يم
دوش . تلع هب
ک هب یارب مزلا تابساحم رد هک دايز یراوشد رد يموتناوک کیناكم یریگرا
متسیس یاه
،تشاد دوجو ييایمیش
يلمع شزرا یاراد ،نآ فشک زا دعب یرایسب یاه لاس يموتناوک کیناكم رب يمک
یا هبساحم ی صاوخ قیقد
ق نونکا ،لاح ره رد .دوب ييایمیش یاه متسیس هداعلا قراخ يتابساحم ترد
هنايار یاه کیناكم تابساحم ،نردم
ينیب شیپ هب لین یارب ار يموتناوک یاه
زا یرایسب رد ييایمیش قیقد متسیس
اه اب نامزمه .تسا هتخاس رسیم
گرزب ،اه هنايار ندش رت عيرس و رت شور
یاه عادبا ديدج يتابساحم يم
دنوش شیپ تقد و ينیب
یاه کیناكم
يگرزب و يلوكلوم صاوخ دروم رد يموتناوک لوكلوم
یاه دروم .تسا شيازفا هب ور ،يسررب هبساحم
یاه کیناكم
.درک دنهاوخ افيا کيزیف يمیش رد ار يشرتسگ لاح رد شقن حوضو هب يموتناوک
شهوژپ رب یا همدقم
3
تخاسونان ،یروانفونان روهظ اب اهرا
اب هسياقم رد موسرم یاهروسنسوركیم
، ب ه لیلد هب حطس تبسن ندوب اراد
لااب مجح دوجو هب هجوت اب و
ناكم یاه راتخاس رد لاعف نآ
اه و ینورتكلا تیساسح يياسانش یارب لااب يك
لوكلوم اه
، هب ناونع هب رجنم هک دنا هدرک بلج دوخ هب ار یدايز هجوت نيون یزاگ یاهروسنس تسد
يباي هب
حطس تحاسم عیسو
يحطس بذج دنيآرف یارب لوكلوم
اه يم [1-11] دوش
فارگ . ی و ن هلولونان یاه نبرک
)1
CNTs نان عون ود(
هک دنتسه يلصا داومو هب
ناونع یلااب تیساسح لیلد هب یزاگ ييایمیش یاهروسنس نآ
اه
نامز و خساپ
يهد هب عيرس لوكلوم
اه ی هب یزاگ فلتخم رارق يسررب دروم عیسو روط
هتفرگ دنا .[12-17]
رد هدش داجيا يكيرتكلا تياده رییغت ساسارب یرگسح مسیناكم اهرگسح
هب تلع نیب ام راب لاقتنا و اهرگسح
لوكلوم یاه .تسا یزاگ لوكلوم
اه ی قتنا صاوخ رب ييایمیش و يكيزیف بذج قيرط زا یزاگ ينورتكلا يلا
و نیفارگ هلولونان
اه ریثات ، يم .دنراذگ ونان هلول نبرک ي نویساديربیه اب یدعب کي راتخاس کي ، sp2
صاوخ ،نبرک
يكیناكم یريذپ فاطعنا ،گرزب حطس تحاسم ،رتهب يكيرتكلا تياده ریظن یدايز هجوت بلاج قوف
هداعلا و
ش و يترارح یرادياپ ناشن دوخ زا ييلااب ييایمی
يم دهد . هب ،نآ عیسو هوقلاب دربراک ثعاب صاوخ نيا رد هژيو
دماج تلاح یاهروسنس .تسا هدش
ار صلاخ یاهراتخاسونان يمن
ناوت يخرب يياسانش یارب لوكلوم
اه ی يمس يلیخ یزاگ هب
راک اريز ،درب
لوكلوم اه ی نياربانب .دنوش يحطس بذج بولطم روط هب ،صلاخ یاهراتخاسونان حطس یور رب دنناوت يمن یزاگ
راک یروئت و يبرجت یاه لباق
يهجوت هب روظنم شور هب صلاخ یاهراتخاسونان یرگسح دركلمع دوبهب شيلاآ
اب ييایمیش لوكلوم
اه ی ،فلتخم لماع
راد تسا هدش ماجنا ،یراتخاس صقن داجيا اي ندرک [18-20]
،هچرگا .
هلولونان یاه ينبرک يخرب هب لااب تیساسح ، لوكلوم
اه ی ریظن یزاگ NH3
، O2
و SO2
ناشن يم
،دنهد يلو
هب لیلد شنكمهرب اب )فیعض بذج یژرنا( فیعض
لوكلوم یاه گرزب
،رت يياسانش هب رداق نآ
اه يمن .دنشاب
1Carbon Nanotubes
شهوژپ رب یا همدقم هب یروط هک
1گنو تروص رد هک دنتفايرد شناراكمه و هدیئلاآ
هب روب متا ندرک هلولونان
ينبرک یاه هب رداق
لوكلوم يياسانش ( دیهدلآمرف
)HCOH شاب يم
ن متا و )نورتكلا زا ينغ( دیهدلآمرف نژیسکا متا نیب هک د B
هدیئلاآ ورتكلا دوبمک( هدش یوق ييایمیش شنكمهرب )ن
ب ه دوجو يم .ديآ اب راک ،لاح ره رد هلولونان
اه ی ينبرک
هب لیلد يكینورتكلا صاوخ يگتسباو نآ
اه هب هتیلارياک ناش
، هب روط ،لاثم یارب .تسا لكشم يبرجت هلولونان
یاه
ينبرک گازگيز همین 2
اناسر و هلولونان یاه لكش يلدنص ينبرک اب مه زا اهنآ یزاسادج و دنتسه اناسر و یزلف ،3
و هدیچیپ ،رظن دروم يكینورتكلا صاوخ لكشم
يم دشاب ینورتكلا صاوخ و يسدنه راتخاس لرتنک هجیتن رد و يك
نآ اه لكشم زاس [21] تسا
،نینچمه . ب
ه لیلد رثا تیمس هلولونان اه ی ينبرک دربراک ، نآ
اه رد مسیناگرا یاه
هدنز
تارطخ لباق
يهجوت هب هارمه .دراد فارگ رد ی :دننام( اهزاگ يلوكلوم شنكمهرب ،هباشم داوم و ن NO2
، NH3
)...و
فارگ حطس اب ی
،ن هب تلع هنیمز کي ناونع هب ،کینورتكلا لياسو و یزاگ یاهروسنس دننام هوقلاب یاهدربراک
تسا هتفرگ رارق هجوت دروم يشهوژپ [22-24]
راظتنا اساسا . يم
دور هب لیلد فارگ یلااب سامت حطس ی
بذج ،ن
لوكلوم اه ی یور رب یزاگ نآ
اه ن رد و دشاب دوهشم يكيرتكلا تياده رییغت و رادياپ هجیت
هب ناونع یاهروسنس
،دمآراک یزاگ دنناوتب
هب راک
،لاح ره رد يلو .دنور رتشیب
لوكلوم اه ی فارگ حطس یور یزاگ ی
يكيزیف بذج اتاذ ن
يم دنوش فارگ يكيرتكلا تياده دناوت يم زین يكيزیف بذج ،هچ رگا . ی
یژرنا يلو دهد رییغت ار صلاخ ن لاصتا
ک رتم نیب ام فیعض شنكمهرب و لوكلوم
یاه فارگ و یزاگ ی
جنم ،ن داجيا هب ر یدنبركیپ
یاه یامد رد رادياپان
ينورتكلا راتخاس رد کچوک رییغت و قاتا يم
[25] دوش . وزج زین اضعب هک رادرلک يمس یاهزاگ تظلغ لرتنک
هناتسآ دح رد دنشاب يم ييایمیش یاه حلاس ppm4
1 / 0 رد ا لباق ،ساسح شور کي دنمزاین ،اوه دامتع
هژيو و
1Wang
2 Zigzag
3 Armchair
4Parts per million
شهوژپ رب یا همدقم ندرک دصر یارب ،نوماریپ طیحم رد اهزاگ تظلغ
يم .دشاب یارب ،نياربانب کاپ
یزاس رد اصوصخم تسيز طیحم
يضعب هنیمز یاه .تسه يمس یاهزاگ نيا هب لااب تیساسح اب یاهروسنس هب زاین يماظن و يتعنص
شهوژپ رب یا همدقم روب یاهراتخاسونان هب یرایسب هجوت ،اریخا -
هک تسا هدش ينبرکریغ یديرتین هب
لیلد صاوخ هكنيا
ينورتكلا نآ
اه هتیلارياک زا لقتسم نآ
تساه نینچمه و هب
لیلد صاوخ نتشاد برصحنم
ه درف تمواقم ریظن
يامرگ تياده ،نیياپ کيرتكلا ید تباث ،لااب نویسادیسکا ،لااب ييامرگ تمواقم و لااب ي
هب ناونع یاهروسنس
نيزگياج نيون یزاگ هلولونان
ينبرک یاه فارگ و
ی ن هدش .دنا ددعتم یاهدربراک و فراصم ثعاب هژيو صاوخ نيا
یاهراتخاسونان
1BN رد یاهروسنس و اهروتسيزنارت و کینورتكلا عيانص هلمج زا یژولونكتونان نيون یاه هزوح
تسا هدش ييایمیش [26,27]
.
1Boron Nitride
روب یاهراتخاسونان -
یدیرتین - لوا لصف
لصف روب یاهراتخاسونان لوا -
یدیرتین
7
1 - 1 - هچخیرات ی
یاهراتخاسونان روب
- یدیرتین
1 - 1 - 1 - یاهراتخاس یرولب
و یژولوفروم یاه
فلتخم روب
- یدیرتین
ديرتین روب ي
ک کرت ی ب ش ی م ی ا يي لكشتم زا
دادعت واسم ی زا متا اه ی روب نژورتین و (B)
نيا .تسا (N)
د بیکرت هجیتن رد و هدشن تفاي تعیبط ر
هب تروص دیسا کینوروب ،روب زا ييایمیش
3)
3BO H دیسکا یرت اي (
روب
3)
2O B هیهت( يم ددرگ لاس رد ديرتین روب زتنس ،هبترم نیلوا یارب . 1842
نیملاب هلیسو هب اب ناراكمه و 1
نیب شنکاو زا هدافتسا BO3
H3
دینایس میساتپ و باذم )
KCN تفريذپ تروص( لياوا ات.
لاس یاه 1960 رادياپ ،
و ردوپ تلاح هب بیکرت نيا ندرک ،ترارح اب هدش هدرشف لاكشا
ناكما ريذپ یروانف ،لاح نيا اب .دوبن
پدنيآرف ار ديرتین روب ،نيون یريذ هب
ناونع ظاحل زا هفرص هب نورقم و هتفرشیپ هدام کي هدافتسا لباق و یداصتقا
هب تروص یاه لكش .درک ليدبت ،فلتخم 1
- 1 یژولوفروم یاه
ناشن ار ديرتین روب فلتخم يم
.دهد
1Balmain
ذخآم و عبانم References
8
لکش 1 - 1 : اتخاس عاونا زا يحرط
،ديرتین روب يلاتسيرک یاهر هرياد
یاه شفنب و زمرق هب
بیترت تیعقوم متا یاه و نژورتین و روب
اي لاكشا ناشن ار دحاو لولس هایس طوطخ
يم .دنهد طقن طوطخ يبسن تیعقوم يبآ یدومع نیچ ه
متا اه صخشم هيلا ره رد ار
يم دننک [28] .
راتخاس تهابش ديرتین روب ی
نبرک هب هب و هتشاد (C)
مرف یاه یرولب رهاظ فلتخم يم
.دوش تشه مرف
1يهجو ) BN - h نآ ( هب تروص دیفس ردوپ اس اب
هيلا راتخ اب هيلا
یژولوفروم یاه
اب هباشم راتخاس اب و فلتخم
فارگ ی راتخاس .دراد دوجو ن هيلا
یا نینچمه يم
دناوت مرف هب کیبمور (r-BN)
رگيد زا .دشاب هتشاد دوجو
هدوب يبعكم مرف ديرتین روب لوادتم یاهراتخاس (c-BN)
تهابش هک هدوب زورما هب ات و هتشاد ساملا هب
هب ناونع
زترو مرف ،تياهن رد .تسا هدش هتخانش تخس هدام نیمود ا
تي (w-BN) مرف رياس هب تبسن مک رایسب يناوارف اب
1Hexagonal Boron Nitride
زترو و يبعكم راتخاس ود رد .دراد دوجو اه ا
یپ ،تي نژورتین و روب متا ود نیب دنو هب
3 تروص رد و sp
تلاح یاه
و يهجو تشه کیبمور
عون زا sp2
] تسا [28 .
پ زا سپ ی اد ي ش ونان هلول ينبرک برجت تاعلاطم ، ي
روئت و ی ور ی اپ رب اهراتخاسونان ي
ه هكبش اه ی روبنز هنلا ی
ازفا ي یا هيلا ديرتین روب .تفاي ش (h-BN)
.تسا داوم نيا زا يكي قفوم زتنس
هلولونان اه ی ارب ديرتین روب صلاخ ی
لوا ی لاس رد راب ن 1995
دش شرازگ [29]
داومونان رياس ،همادا رد . کت
یدعب دننام ن میسونا اه و فایلاونان ،
هلیمونان اه یورک یاهراتخاس زا ماهلا اب ،نینچمه .دندش زتنس C60
نیلوا ، راتخاس هیهت تهج رد هبرجت هنایشآ
یا
لاس رد يهجو تشه ديرتین روب نيرلوف و دعب نودب 1998
دش لصاح 30]
. [ هشوخونان یاه
) 30 - 4
n(n=
(BN)
یرایسب طسوت زا
هورگ یاه دروم يتاقیقحت هجوت
.تسا هتفرگ رارق هب روب
رصنع کي ناونع هبرصحنم
درف لودج رد
لوكلوم نتخاس رد نآ يياناوت لیلد هب ،يبوانت هكبش و رتسلاک ،سفق یاه
نآ یاه دننام اه B12
و يهجو تسیب
يهجوراهچ روب
، هدش هتخانش .تسا
رد لاس 2004 فارگ رتشیب تخانش اب ، ی
هيلا دنچ و کت تاحفصونان یور تاعلاطم دركيور شيازفا و ن
تفاي شيازفا ،یدعب ود ديرتین روب ينعي نآ هباشم راتخاس یرادياپ و دوجو دروم رد یواكجنک و هجوت ،تیفارگ [31] . ونان و تاحفصونان همادا رد راون
یاه .دندش دیلوت )کيراب ضرع و ریغتم لوط اب تاحفصونان( h-BN
لكش
1 - 2 ، لدم اه ی دعب ود و دعب کت ،دعب نودب ی
اهراتخاسونان ی
امن ار ديرتین روب ي
ش يم .دهد
لکش 1 - 2 : لدم یاه د و دعب کت ،دعب نودب یراتخاس ديرتین روب یاهراتخاسونان یدعب و
[32] .
زا هيلا کي فارگ زا هيلا کي دننامهh-BN
ی نآ رد هک تسا ن متا
یاه نبرک هب روط اب لماک متا
یاه و روب
کي تروص هب نژورتین نيزگياج نایم رد
هدش .دنا دننامه فارگ ی زا هيلا ره رد ،ن ،h-BN
متا اه یاهدنویپ اب
ورین هک يلاح رد ،هدش لصتم یوق يسنلااووک نیب رد يسلاوردناو فیعض یاه
هيلا اه یاهرتماراپ .دراد دوجو
يفارگولاتسيرک لودج( تسا ربارب ابيرقت تیفارگ و h-BN
1 - 1 .)
لودج 1 - 1 : يفارگولاتسيرک تاعلاطا تیفارگ وh-BN
[32] .
هدام یرولب راتخاس نیرتکیدزن هلصاف هیاسمه متا (
)nm
هکبش یاهرتماراپ (nm)
هحفص نیب هلصاف (nm)
يهجو تشه روب ديرتین يهجو تشه 0/144 a:0/250 c:0/666 0/333
تیفارگ يهجو تشه 0/132 a:0/246 c:0/670 0/335
کت شچیپ زا هيلا
یاه فارگ ی هب ين شور یاه زا یرگيد عون هژيو اهراتخاسونان
هب مان طورخمونان اه
داجيا
يم دنوش ناسكي هدعاق رطق و عافترا یاراد هک و دنتسه يگرزب هبترم رظن زا ي
هب تروص یكشت يلاخوت طورخم ل
يم دنوش . فلاخرب فارگ
ی
،ن کت لا ي ه اه ارب ی ديرتین روب هب
تردن هدهاشم هدش
تسا هک هب لد لی و ي گژ ي گتشابنا ي
صاخ ا ي هياپ رب .تسا بیکرت ن هیبش
یزاس زا ازجم هحفص کي رد رگا ،يلوكلوم کیمانيد رواجم متا ود ،h-BN
دنویپ ود( دنوش اجباج نژورتین و روب دنویپ ود وB-B
تهج يفرصم هدش هبساحم یژرنا ،)ديآ يم دوجو هبN-N
اب ربارب یراتخاس صقن داجيا 1eV
/ 7 آ زا سپ ،نینچمه .دوب دهاوخ يمتا شياس هب
لیلد رد توافت یویتاگنورتكلا
متا یاه یاهدنویپ ،نژورتین و روب یاهدنویپ فلاخرب( B-N
.دنتسه يبطق يئزج تروص هب )تیفارگ رد C-C
داجيا ببس لماوع نيا رب
شنكمه یاه
نیب بل هب بل هيلا
یاه هياسمه ديرتین روب یاهراتخاسونان رد
يم .دوش زا
دش دهاوخ متسیس لک یرادياپ ببس ،هيلا دنچ ديرتین روب لیكشت ،ور نيا [32]
. تاعلاطم قبط رب ،نآ رب هولاع
یاهدنویپ ،هدش ماجنا مه رواجم ديرتین روب هيلا ود لوط رد نامزمه روط هب یا هيلا نورد يسنلااووک B-N
ببس و هدش لیكشت هدروخات هيلا کت راتخاس داجيا
يم .دوش هب تروص پوكسوركیم زا لصاح جياتن ،يبرجت
نورتكلا لاقتنا )1
TEM ناشن( يم دهد نان رد هک نیب هلصاف ،هيلا دنچ تاحفصو
هيلا یا اب ربارب 0/34nm
- 0/33
نیب هلصاف هصخشم هک هدوب هحفص
یا ( حوطس رد 2
00 ) لكش .تساh-BN
3-1 (a) ريوصت ،
تاحفصونانTEM
BN - هقرو h یا طولخم زا هدافتسا اب هدش SO4
H2
، KMNO4
و
O2
H2
ناشن ار يم
] دهد [33 .
لکش 1 - 3
(:
)a
ريوصت و ديرتین روب تاحفصونانTEM
( )b
ريوصت
HRTEM
رد يگدروخات هک تاحفصونان هبل
اه ناشن ار -يم
.دهد لا شخب شش راتخاس هكبش ريوصت ،يقاح هشوگ
یا تسا ديرتین روب [33]
.
1Transmission Electron Microscopy
هكبش ،لكش قبط رب هب
مه هدرشف تبسن ابيرقت هک يکزان رایسب تاحفصونان زا لكشتم ديرتین روب مکارتم و
وترپ هب هدهاشم ،دنتسه فافش ينورتكلا يم
.دوش ريوصت رد زین تاحفص شچیپ و يتاذ شمخ ،نآ رب هولاع
هديد يم .دوش لاومعم تمسق یاه لكش .تسا هدروخات تاحفصونان يضرع شرب هب طوبرم کيرات 3-1 (b)
،
ريوصت لااب تیفیک اب TEM
) 1
HRTEM یارب (
ناشن ار ديرتین روب تاحفصونان يم
دهد تشگنا رثا نآ رد هک
یا هيلا نیب هلصاف اب هكبش 0/33nm
لكش يقاحلا شخب .تسا هدهاشم لباق 3-1 (b)
یاهوگلا هدنهد ناشن
نورتكلا شارپ )
ED
2( احفصونان شش یوگلا .تسا ديرتین روب ت
هشوگ یا ار يعلض شش نراقت ،روکذم لكش رد
شيارآ رد متا
یاه راكشآ نژورتین و روب يم
.دزاس
1 - 2 - شور یاه زتنس یاهراتخاسونان دیرتین روب
شور اه ی ددعتم ی تهج زتنس اهراتخاسونان ی
ديرتین روب دعبود
ی دروم هدافتسا رارق
هتفرگ .تسا رد ا ي ن
،تمسق ا ي ن شور اه .تفرگ دنهاوخ رارق ثحب دروم
قرو قرو ندش ناکم ی ک ی
نكت ی ک زاسادج ی ديرتین روب تاحفص هب
شور ناكم ی ك ي
، زا لوا ی ن شور اه ی دروم هدافتسا رد
اي ن مز ی هن
اب و دوش يم بوسحم مان
یاه زین يكیناكم )نتفاكش( يگتسسگ اي يكیناكم ندش هتسوپ هتسوپ ریظن یرگيد
ش ،شور نيا رد .تسا هدش هتخان هيلا
یاه هيلا یور هتفرگ رارق ديرتین روب Si/SiO2
هب ، هلیسو ی چ راون کي ،بس
هب هک هدش هتسوپ هتسوپ هلیسو
ی نيا اب هدش هیهت تاحفصونان .تسا صیخشت لباق هداس یرون پوكسوركیم
دنتسه بسانم فلتخم تاعلاطم رد دربراک تهج و هدوب يبولطم هزادنا و تماخض یاراد ،شور .[34]
نيا اب
فارگ فلاخرب ،دوجو ی
شور نيا ،ن کت یزاسادج و نداد زیمت رد
هيلا یا دنچ اي هيلا یا دادعت اب هيلا
یاه کدنا
1High Resolution Transmission Electron Microscopy
2 Electron Diffraction
.تسا هدرک لمع قفومان هب طوبرم يکدنا رما نيا
شنكمهرب یاه
روب تاحفص نیب بل هب بل یوق لیكشت( ديرتین
ييایمیش دنویپ هب
ناونع نیب لپ متا
یاه هيلا یاه زا متسیس یژرنا عقاو رد .تسا )مه رواجم شهاک قيرط
رد دازآ یاهدنویپ هبل
اه شيازفا و لپ
اه شهاک ، يم
،دباي بانب دنچ ديرتین روب لیكشت ،نيار هيلا
یا یرادياپ ببس
متسیس لک يم
دوش .
قرو دنيآرف رد رگيد شور ،يكیناكم ندش
هب یریگراک يششک یاهورین زا هدافتسا یاج هب يشرب یاهورین
تسكش هب رجنم يششک یاهورین ،ندرک هتسوپ هتسوپ شور يط رد ،عقاو رد .تسا )هتسوپ هتسوپ( میقتسم ن ناسآ یاهوری نیب يسلاوردناو فیعض
هيلا ه یا لخاد راتخاس و هدش رواجم هحفص
یا يمتا نویساديربیه اب sp2
هگن هدروخن تسد ار يم
.دراد کي يشرب یورین يم
دناوت رد .دشاب هتشاد يهباشم رثا لاس
یاه یخا ميلام دنيآرف ر
ندرک بایسآ همچاس
یا ونان دیلوت یارب بوطرم ،نآ ردوپ زا ديرتین روب تاحفص
هب شور و ميلام يشرب یاهورین
تسا هتفرگ رارق هدافتسا دروم ،نژورتین رفسمتا تحت .[35]
قرو ندش ش ی م ی ا یی
هت ی ه تاحفصونان کت
لا ي ه ا ی يا دنچ لا ي ه ا ی اب دادعت لا ي ه اه ی کدنا زا ديرتین روب یرولب
هب کمک شور
لاس رد راب نیلوا یارب ييایمیش لولحم شور زا هدش قتشم 2008
تفريذپ ماجنا .[36]
یاتسار رد رد شيازفا
تاحفصونان لیكشت هقرو
یا هدش ديرتین روب ،
للاح یاه هنیمز نيا رد يفلتخم هب
راک يم دور للاح ،لاثم یارب .
يبطق رایسب
،N دیمامرف لیتم ید -N (DMF)
لیهست تهج هقرو
یا لیلد هب ندش شنكمهرب
یاه نیب یوق
رارق هدافتسا دروم ديرتین روب حطس و يبطقDMF يم
دریگ ، هب هنوگ یا يتماخض هدش لصاح تاحفصونان بلغا هک
نیب 2-10nm
ناشن دوخ زا يم
دنهد تاحفصونان ،نینچمه . رد بسانم شخپ تیلباق روکذم
للاح يياه ریظن
و مرفورلک خ زاDMF
،رگيد يشور رد .دنداد ناشن دو يم
ناوت روب ردوپ سیئول زاب کي اب ار ديرتین
لماع راد ن .دوم
دننام ،سیئول یاهزاب لوكلوم
یاه دنلب یاه هریجنز اب نیمآ بآ
زيرگ اي بآ د تسو اب سكلپمک لیكشت هب رداق
متا یاه دنتسه يلاخ لاتیبروا اب روب .[37]
شت لیهست ببس يسكلپمک نینچ لیك هقرو
یا راتخاس ندش هيلا
یا
ديرتین روب يم
دوش لكش(
1 - 4 .)
لکش 1 - 4
(:
)a
ريوصت هحفصونان کيTEM
حلاصاh-BN
هدش ،لوكیلگ نلیتا يلپ یرمیلپ هریجنز اب
b(
ريوصت) HRTEM
شخب
رد هدش صخشم زمرق
( )a
؛
( وc )d
ريواصت
HRTEM
اب تاحفصونان هبل
یاه هدروخات .[37]
دیسا کینوفلوس ناتم زا نینچمه (MSA)
یزاسادج یارب زین هيلا
یاه هدش هدافتسا ديرتین روب
.[38] تسا نیب هدش داجيا هعفاد هيلا
اه بل رد ندش هنوتورپ زا يشان هک ببس ،تسا تاحفصونان حطس و ه
هقرو یا تاحفصونان ندش م
ي .دوش ميدس دیسکوردیه ریظن باذم یاهدیسکوردیه ،اریخا (NaOH)
و
میساتپ دیسکوردیه (KOH)
م فده نیمات تهج روکذ
هب راک رد .دندش هدرب هجیتن
ی یپ تاحفصونان ،نآ هدروخ چ
اه هبل رد ديرتین روب هب
لیلد یاه نویتاک بذج Na+
+ اي دورو و ديرتین روب حطس يياهتنا طاقن یورK نوینآ
اه
و نویتاک اه نیب یاضف هب هيلا
اه بذج و نوینآ
اه
-) OH ش هدیمخ حطس یور( يگدروخ چیپ ببس هک تبثم هد
همادا راد ديرتین روب هيلا يم
،دوش دندش هیهت .[39]
تسشن راخب
هب شور ش ی م ی ا
1
یی
) CVD (
1Chemical Vapor Deposition
دشر
هتفابمه و
غ ی هتفابمهر کت
لا ی ه اه ی روب ن ی رت ی د
شور اه ی تسشن ارب ی دنچ ههد تهج دشر هتفابمه ف
ی مل اه ی کزان ديرتین روب هب
راک هدرب يم دوش ارب . ی
رخت ،لاثم ي
ب ترارح ي و شنکاو نومآ ی کا اب رت ی رلک ي د روب ) BCl3
یامد رد(
oC 2300 - 1450 تسشن ببس ،
ناروب ید و کاینومآ ،نینچمه .دش رظن دروم حطس یور ديرتین روب شکور
6)
2H B یارب هدام شیپ ناونع هب (
تسشن ملیف یاه زا رتمک تماخض( فرومآ ديرتین روب کزان 600nm
نوكیلیس حطس یور ) دننام یزلف اي(Si)
مولاتنات ) Ta ندبیلوم ،( )
MO موینامرژ و( )
Ge ييامد هرتسگ رد (
oC 1000 - 600 تفرگ رارق هدافتسا دروم ، .
هتفابمه دشر ،رضاح لاح رد ملیف
یاه ن روب کزان لماش ،ديرتی
هب یریگراک شیپ
هدام یاه فلتخم ييایمیش
دننام NH3 3-
،BF NH3 3-
،BCl NH3 6-
2H کت زیلوریپ اي و ،B شیپ
هدام اه نيزاروب ریظن
6)
3H
3N B یرت ،( -
نيزاروبورلک
3)
3Cl
3H
3N B نيزاروبورلکازگه اي (
6)
3Cl
3N B هيلا کت هیهت تهج یزلف حوطس زا يكي .تسا (
،هدش ماجنا نآ یور یدايز تاعلاطم هک بولطم h-BN Ni (III)
.تسا
متسیس یاه ماجنا تهج یددعتم هب CVD
تروص روب یدعبود یاهراتخاسونان هیهت یارب هتفابمهریغ
رتین رتشیب رد .تسا هدش شرازگ دي تلاح
اه ، يلا ه یاه دشر حطس یور ديرتین روب يم
دننک ،دوجو نيا اب ، یدادعت
زا شور یاه يایمیش راخب تسشن شور رد .دراد دوجو زین حطس زا هدافتسا نودب شیپ زا هدافتسا اب يترارح ي
هدام یاه دماج یاهردوپ) ،B
وMgO FeO و( ترارح يهد یامد ات
oC 1300 - 1000 يقفا يبویت هروک کي رد
نايرج تحت NH3
حطس یور یدومع تهج رد هتفاي دشر تاحفصونان ، Si/SiO2
و هزادنا اب ، یژولوفروم
یاه
)زتنس یامد هب هتسباو( فلتخم هب
تسد دمآ دنهاوخ .[40]
یژولوفروم کلوپونان
اه لكش رد 1
- 5 هداد ناشن
.تسا هدش
لکش 1 - 5 : ريواصت هتفابمهریغ دشرSEM
کلوپونان یاه ديرتین روب تهج
هتفاي يئزج هب تروص حطس یور یدومع ردSi
فلتخم یاهامد هب
تدم 30 و 60 هقیقد [40] .
زا امد شيازفا اب ،لكش قبط رب 1000
هب
oC 1200 یامد رد و هدرک دشر رتشیب ضرع رد تاحفصونان ،
oC 1300 هخاش راد س ،حطس یور تاحفصونان ندش يصاخ یدعب هس راتخاس لیكشت بب
يم .دوش تماخض
Title of Thesis :Quantum Study of Pristine and Doped Boron Nitide Nanoparticles as a Sensor for Toxic Chlorinated Gases (Cyanogen Chloride, Phosgene, …)
Supervisors: Dr. Sayyed Morteza Mousavi-Khoshdel, Dr. Esmail Vessally Advisor: Dr. Mehdi Esrafili
Graduate Degree: Ph. D
Major: Chemistry Specialty: Physical Chemistry University: Mohaghegh Ardabili Faculty: Basic Sience
Graduation date: 2018/2/7 Number of pages: 144
Abstract: In this thesis, the sensing properties of boron nitride nanostructures i.e. pristine BN sheet, Al-BN sheet, Si-BN sheet, BN nanocones i.e. BN-B, BN-N with 180 disclination angle and a trigonal ring at the apex, BN nanocone with a disclination angle of 60°and a five-membered ring at the apex and B24N24 nanocage for toxic chlorinated gases (ClCN, Cl2CO, Cl3PO, Cl3CNO2) are studied via density functional theory (DFT). Our studies results with density of states (DOS) plots indicate that electronic properties of Al-BN sheet in comprative with other sheets, are more affected. As a result, it can be used for detecting chlorinated gases as a proper sensor. While, Si-BN sheets can not be used as proper sensors, because of high adsorption energies and high recovery time, but they are more reactive to these molecules and cause decomposition them to the fragments with less toxicity effects. In BN nanocones, the recovery of BN-B nanocones from the chloropicrin molecule is an impossible task, because of more negative adsorption energy and cycloaddition process. But the BN-N nanocones can be used for detecting chloropicrin as a efficient sensor, because of the more changes in electonic conduction upon the adsorption process and converting it to electronic signal in electronic circuits and also a short recovery time for the desorption molecule. Also, abtained results of adsorption comparative calculations between BN nanosheets, BN nanocone and B24N24 nanocage indicate that Al-BN nanosheets posseses high electronic sensitivity to ClCN molecule. We believe that the results of this study can be useful to design, fabrication and development of BN-based devices to detect toxic gases.
Keywords: Adsorption, BNNSs, Chlorinated gases, DFT, Sensor
University of Mohaghegh Ardabili
Faculty of Basic Sience Department of Chemistry
Thesis submitted in partial fulfilment of the requirements for the degree of Ph. D in Physical Chemistry
Title:
Quantum Study of Pristine and Doped Boron Nitide Nanoparticles as a Sensor for Toxic Chlorinated Gases (Cyanogen Chloride, Phosgene, …)
Supervisors:
Sayyed Morteza Mousavi-Khoshdel, Esmail Vessally (Ph. D)
Advisor:
Mehdi Esrafili (Ph. D)
By:
Roghayeh Moladoust Feb – 2018