معرفی و کاربردهای سطح دوبُعدی فسفرن‌سیاه در علوم نانو: بررسی مطالعات تجربی و نظری

نویسندگان

دانشگاه تهران، پردیس علوم، دانشکده شیمی

چکیده

به‌تازگی فسفرن یا فسفرسیاه دوبُعدی به‌دلیل دارا بودن ویژگی‌های ساختاری، مکانیکی، الکترونیکی و مغناطیسی بسیارعالی و نیز کاربردهای زیاد در علوم نانو بسیار موردتوجه پژوهشگران قرارگرفته است. پژوهش‌های نظری و تجربی جدید گسترده بر این ماده، رفتار ناهمسان‌گردی ذاتی آن را آشکار کرده است. این ویژگی منحصربه‌فرد باعث شده است که فسفرن نسبت به سایر مواد لایه‌ای دوبُعدی ویژه‌تر به نظر آید. علی‌رغم بررسی‌های گسترده بر ویژگی‌های فسفرن هنوز بسیاری از ویژگی‌های آن تا حد زیادی کشف نشده است و توجه بیشتر بر این ماده ارزشمند را می‌طلبد. وجود ویژگی‌های ذاتی جالب فسفرن موجب شده است پژوهشگران به طراحی و ساخت دستگاه‌های پرکاربرد در زمینه نانوامیدوار باشند و پیشرفت‌های اساسی و فنی بیشتری را در این زمینه پیش‌بینی می‌کنند.

[1] A.K.Geim, K.S. Novoselov,  World Scientific, 12, 11–19, (2010).
[2] H.Wang, H.Yuan, S.S.Hong, et al, Chem Soc Rev, 44, 2664–2680, (2015).
[3] Q.H.Wang, K.Kalantar-Zadeh, A.Kis, et al, Nat Nanotechnol, 7, 699–712, (2012).
[4] S.Appalakondaiah, G.Vaitheeswaran, S.Lebegue, et al, Phys Rev B 86, 35105 (2012).
[5] R.Hultgren, N.S.Gingrich, B.E.Warren, J Chem Phys, 3, 351–355, (1935).
[6] H.Thurn, H.Kerbs, Angew Chemie Int Ed English, 5, 1047–1048, (1966).
[7] X.Ling, H.Wang, S.Huang, et al, Proc Natl Acad Sci, 112, 4523–4530, (2015).
[8] H.Liu, Y.Du, Y.Deng, D.Y.Peide, Chem Soc Rev, 44, 2732–2743, (2015).
[9] J.Dai, X.C.Zeng, J Phys Chem Lett, 5, 1289–1293, (2014).
[10] C-C.Liu, W.Feng, Y.Yao, Phys Rev Lett, 107, 76802, (2011).
[11] S.Z.Butler, S.M.Hollen, L.Cao, et al, ACS Nano, 7, 2898–2926, (2013).
[12] S.Chen, Y.Cheng, G.Zhang, et al, J Phys Chem C, 122, 4622–4627, (2018).
[13] R.Gusmao, Z.Sofer, M.Pumera, Angew Chemie Int Ed, 56, 8052–8072, (2017).
[14] W.Zhang, C.Ye, L.Hong, et al, Sci Rep, 6, 38327, (2016).
[15] T-D,Chou, T-W.Lee, S-L.Chen, et al, Burns, 27, 492–497, (2001).
[16] N.Wiberg, A. F. Holleman in Holleman-Wiberg’s Inorganic Chemistry, (Eds. N.Wiberg) Academic Press Inc, San Diego, United States, pp. 677-740, (2001).
 [17] T.W.DeWitt, S.Skolnik, J Am Chem Soc, 68, 2305–2309, (1946).
[18] W.Hittorf, Ann Phys, 202, 193–228, (1865).
[19] P.W.Bridgman, J Am Chem Soc, 38, 609–612, (1916).
[20] P.W.Bridgman, J Am Chem Soc, 36, 1344–1363, (1914).
[21] P.W.Bridgman, Phys Rev, 3, 489, (1914).
[22] R.W.Keyes, Phys Rev, 92, 580, (1953).
[23] H.Liu, A.T.Neal, Z.Zhu, et al, ACS Nano, 8, 4033–4041, (2014).
[24] J.Qiao, X.Kong, Z-X.Hu, et al, Nat Commun, 5, 1–7, (2014).
[25] R.Fei, L.Yang, Nano Lett, 14, 2884–2889, (2014).
[26] A.S.Rodin, A.Carvalho, A.H.C.Neto, Phys Rev Lett, 112, 176801, (2014).
[27] G.Qin, Q-B.Yan, Z.Qin, et al, Sci Rep, 4, 6946, (2014).
[28] Q.Wei, X.Peng, Appl Phys Lett, 104, 251915, (2014).
[29] L.Wang, A.Kutana, X.Zou, B.I.Yakobson, Nanoscale, 7, 9746–9751, (2015).
[30] J-W.Jiang, H.S.Park, J Phys D Appl Phys, 47, 385304, (2014).
[31] L.Kou, C.Chen, S.C.Smith, J Phys Chem Lett, 6, 2794–2805, (2015).
[32] X.Liu, J.D.Wood, K-S.Chen, et al, J Phys Chem Lett, 6, 773–778, (2015).
[33] A.Castellanos-Gomez, L.Vicarelli, E.Prada, et al, 2D Mater, 1, 25001, (2014).
[34] Y.Huang, J.Qiao, K.He, et al, Chem Mater, 28, 8330–8339, (2016).
[35] P.A.G.O’hare, B.M.Lewis, I.Shirotani, Thermochim Acta, 129, 57–62, (1988).
[36] P.L.Günther, P.Gesslle, W.Rebentisch, Zeitschrift für Anorg und Allg Chemie, 250, 373-376, (1943).
[37] S.Balendhran, S.Walia, H.Nili, et al, small, 11, 640–652, (2015).
[38] A.Carvalho, M.Wang, X.Zhu, et al, Nat Rev Mater, 1, 1–16, (2016).
[39] M.Batmunkh, M.Bat‐Erdene, J.G.Shapter, Adv Mater, 28, 8586–8617, (2016).
[40] J.Zhao, J.Zhu, R.Cao, et al, Nat Commun, 10, 1–7, (2019).
[41] R.Yazami, P.Touzain, J Power Sources, 9, 365–371, (1983).
[42] M.S.Kishore, U.V.Varadaraju, J Power Sources, 144, 204–207, (2005).
[43] J.Sun, G.Zheng, H-W.Lee, et al, Nano Lett, 14, 4573–4580, (2014).
[44] Y.Zhang, H.Wang, Z.Luo, et al, Adv Energy Mater, 6, 1600453, (2016).
[45] D.A.Ospina, C.A.Duque, M.E.Mora-Ramos, J.D.Correa, J Mater Sci, 53, 5103–5113, (2018).
[46] G-L.Xu, Z.Chen, G-M.Zhong, et al, Nano Lett, 16, 3955–3965, (2016).
[47] C.Park, H.Sohn, Adv Mater, 19, 2465–2468, (2007).
[48] D.Akinwande, N.Petrone, J.Hone, Nat Commun, 5, 1–12, (2014).
[49] L.Chen, G.Zhou, Z.Liu, et al, Adv Mater, 28, 510–517, (2016).
[50] C.Hao, B.Yang, F.Wen, et al, Adv Mater, 28, 3194–3201, (2016).
[51] Y.Li, S.Yang, J.Li, J Phys Chem C, 118, 23970–23976, (2014).
[52] G.Qin, Q-B.Yan, Z.Qin, et al, Phys Chem Chem Phys, 17, 4854–4858, (2015).
[53] H.Wang, X.Wang, F.Xia, et al, Nano Lett, 14, 6424–6429, (2014).
[54] Y.Liu, N.O.Weiss, X.Duan, et al, Nat Rev Mater, 1, 1–17, (2016).
[55] D.Yue, D.Lee, Y.D.Jang, et al, Nanoscale, 8, 12773–12779, (2016).
[56] L.Viti, J.Hu, D.Coquillat, et al, Sci Rep, 6, 20474, (2016).
[57] L.Li, Y.Yu, G.J.Ye, et al, Nat Nanotechnol, 9, 372, (2014).
[58] P.Yasaei, A.Behranginia, T.Foroozan, et al, ACS Nano, 9, 9898–9905, (2015).
[59] D.Hanlon, C.Backes, E.Doherty, et al, Nat Commun, 6, 1–11, (2015).
[60] L.Kou, T.Frauenheim, C.Chen, J Phys Chem Lett, 5, 2675–2681, (2014).
[61] Z.Sofer, D.Bouša, J.Luxa, et al, Chem Commun, 52, 1563–1566, (2016).
[62] W.Zhang, Y.Chen, T.Huynh, et al, Nanoscale, 12, 2810–2819, (2020).
[63] R.Lv, D.Yang, P.Yang, et al, Chem Mater, 28, 4724–4734, (2016).
[64] H.Wang, X.Yang, W.Shao, et al, J Am Chem Soc, 137, 11376–11382, (2015).
[65] Z.Shen, S.Sun, W.Wang, et al, J Mater Chem A, 3, 3285–3288, (2015).
[66] H.U.Lee, S.C.Lee, J.Won, et al, Sci Rep, 5, 8691, (2015).
[67] S.Lin, S.Liu, Z.Yang, et al, Adv Funct Mater, 26, 864–871, (2016).
[68] X.Yu, S.Zhang, H.Zeng, Q.J.Wang, Nano Energy, 25, 34–41, (2016).
[69] M.B.Erande, M.S.Pawar, D.J.Late, ACS Appl Mater Interfaces, 8, 11548–11556, (2016).
[70] M.Huang, M.Wang, C.Chen, et al, Adv Mater, 28, 3481–3485, (2016).
[71] Q.Jiang, L.Xu, N.Chen, et al, Angew Chemie, 128, 14053–14057, (2016).
[72] Y.Cai, G.Zhang, Y-W.Zhang, Sci Rep, 4, 6677, (2014).
[73] Y.Yang, J.Gao, Z.Zhang, et al, Adv Mater, 28, 8937–8944, (2016).
[74] X.Peng, Q.Wei, A.Copple, Phys Rev B, 90, 85402, (2014).
[75] J-W.Jiang, H.S.Park, Nat Commun, 5, 1–7, (2014).