美國科學家首制硼烯
2016年01月28日 9:6 7596次瀏覽 來源： 新材料在線 分類： 新技術(shù)
新的研究表明，可以采用一種簡單的、廉價方法來制備這種材料。硼烯與石墨烯中的碳一樣具有相同的六邊形晶格排列，但在每個六邊形中心還另有一個硼原子。研究人員采用原位電子學表征發(fā)現(xiàn)，與理論預(yù)測一致，納米級的硼材料是金屬性的，是一種導體，雖然說體相的硼是非金屬。
“這種新型2D硼同素異形體的發(fā)現(xiàn)對基礎(chǔ)材料科學而言具有重大的意義。”該研究負責人、美國阿貢國家實驗室材料科學家Nathan Guisinger說，“這是一個典型的例子，理論預(yù)測引導實驗材料發(fā)現(xiàn)。”該項目還與西北大學材料科學與工程教授Mark Hersam、俄羅斯莫斯科物理與技術(shù)研究所的ArtemOganov進行合作。
有關(guān)2D材料的研究在過去的十年間因石墨烯而迅速爆發(fā)。這些材料具有獨特的電子特性，有望用于新型的小型、快速的電子器件。據(jù)預(yù)測，硼烯具有比石墨烯更高的導電性，因為其表現(xiàn)為真正的金屬，這一點與石墨烯完全不同，石墨烯是零帶隙的半導體。這可使硼烯可作為更有效的金屬接觸。
然而，不同于存在于石墨中層狀結(jié)構(gòu)的石墨烯，自然界中硼不以層狀材料存在。研究人員采用化學氣相沉積方法已經(jīng)制得了硼團簇和納米管。但這些技術(shù)需要昂貴的設(shè)備，還需要使用昂貴的有機前軀體，比如乙硼烷。
為了制得硼的單層片，Guisinger等人在超高真空腔室內(nèi)加熱單晶銀襯底，以此來生長硼烯。他們采用電子束蒸發(fā)技術(shù)從450℃至700℃的固體硼棒上蒸發(fā)出硼原子。硼原子自發(fā)的沉積在銀上面，形成2D片。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在最新的《科學》（Science）期刊上。
研究人員使用掃描隧道光譜來確定這種材料的各向異性金屬特性。同時，掃描隧道顯微鏡結(jié)果顯示，這種片層的形成取決于溫度。有的片層光滑，而有的會有褶皺。計算結(jié)果表明，褶皺材料沿褶皺脊梁方向的導電性更好。
Hersam說，當前正在嘗試分離出獨立的片層。將這種片層轉(zhuǎn)移到絕緣表面，研究人員將可以準確的測量其導電率，而不會受到銀襯底的干擾。
德國凱澤斯勞滕技術(shù)大學無機化學家Hermann Sachdev說，具有高反應(yīng)活性的2D硼的發(fā)現(xiàn)是令人興奮的。這種材料具有一定的強度，除此之外，還具有可調(diào)的電子帶結(jié)構(gòu)，各種性質(zhì)的調(diào)節(jié)范圍很寬。他說：“材料學家可以在許多不同方向上從這種新型材料上獲益。”
新材料在線編譯整理——翻譯：菠菜 校正：摩天輪
責任編輯：趙天寧
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