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2D材料

2D材料

石墨烯硼通过氢气稳定,为实际应用铺平道路

06 Apr 2021
硼烷的球和棍子图
薄而稳定:显示硼原子(蓝色)和氢原子(红色)的排列的球和棍子例证在丙烷中。 (礼貌:Mark Hersham / Northwestern University)

硼烯 - 一块硼厚度厚 - 可以通过将其原子与氢气粘合,美国的研究人员发现。开发了新技术 马克赫姆萨姆 在西北大学及其同事,他发现硼酸丁烯(称为硼烷)的氢化片材在空气中氧化得比纯硼板更慢。他们的方法可以使研究人员最终实现博尔菲烯的许多拟议应用 - 这在实验室外面的视为不切实际。

在其原子上薄的2D形式中,硼具有多样化的晶格结构阵列。这些薄片一起命名为硼丁烯,具有许多所需的性质:包括高机械强度,柔韧性和旋光性的超导性。与基于碳的石墨烯一样,这些2D材料具有彻底改变电子产品的许多方面的可能性。然而,与石墨烯不同,硼烯是制造成实用装置的棘手。

虽然石墨烯只需剥离石墨层,但必须直接在基板上合成硼烯:2015年首先首先通过Hersam和同事展示的方法。与石墨烯不同,硼烯在暴露于空气时迅速氧化,除去其电导率。这意味着必须在超高真空条件下进行材料的任何实验,严重限制硼烯内的实用装置内的整合。

化学官能化

以前,通过添加不同原子的化学官能化已被广泛用于微调包括石墨烯的材料的电子性质。在所得产物中是镶石料,其中碳原子与氢键合。受到这个过程的启发,Hersam的团队在超高真空中暴露了硼丙丁烯,以产生硼烷片的硼烷片,以几种不同的方式粘合到氢气中。

然后,研究人员使用了原子级成像,光谱学和理论计算的组合,以确定其新材料的晶格结构的多样性。总体而言,它们确定了八种独特的粘合图案,每个粘接模式保留了硼烯的所需特征。该团队还表明,它们的过程可以完全通过氢的热解吸逆转 - 将硼返回到其原始纯净状态。

在真空室外,赫姆斯和同事发现硼烷的氧化率比硼烯低两个数量级 - 在空气中展示了更高的稳定性。在标准温度和空气压力下的这种弹性现在可以显着改善实际应用的实际应用前景,实验室外的原子薄硼。应用程序可能包括电池,传感器,太阳能电池板和量子计算机。如果达到,该团队预测电子产品的势在革命;即使是以前通过石墨烯带来的前提也是相当的。

研究描述了 科学.

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