堪比石墨烯:科學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)新型材料氫化硼烯
二維材料科學(xué)的世界是一個(gè)令人激動(dòng)的世界,新的進(jìn)展不斷開(kāi)辟新的可能性,其中最受關(guān)注的莫過(guò)于神奇材料石墨烯(graphene)。不過(guò)現(xiàn)在來(lái)自美國(guó)的科學(xué)團(tuán)隊(duì)找到了一個(gè)新的玩家--氫化硼烯(borophane),他們認(rèn)為這種材料在未來(lái)先進(jìn)的電子技術(shù)中會(huì)得到廣泛應(yīng)用。
這種新材料是西北大學(xué)、佛羅里達(dá)大學(xué)和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員共同合作的成果,是從厚度只有一個(gè)原子的硼片開(kāi)始的。這種單層硼烯(borophene)于 2015 年首次合成,此后形成了其他新型材料的基礎(chǔ),如球形籠狀的硼磷烯(borospherene)。 由于具有很好的強(qiáng)度和靈活性,在從電池到傳感器技術(shù)的一切領(lǐng)域中,硼烯都有廣泛的應(yīng)用前景,但它也存在非常多的缺點(diǎn)。其中最大的難點(diǎn)就是很難生產(chǎn),而且會(huì)與開(kāi)放的空氣發(fā)生負(fù)面反應(yīng),很快就會(huì)氧化,變得非常不穩(wěn)定,而且很容易改變形狀。 科學(xué)家已經(jīng)找到了克服這些障礙的方法。這種新型材料是通過(guò)在銀基底上生長(zhǎng)硼烯,然后再將其暴露在氫氣中,從而產(chǎn)生復(fù)雜的、兩原子厚的硼原子和氫原子排列。這種結(jié)構(gòu)是通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和掃描隧道顯微鏡成像的結(jié)合來(lái)確認(rèn)的。 西北大學(xué)材料科學(xué)與工程教授 Mark Hersam 表示:“單層硼烯本身就存在非常多的問(wèn)題。但當(dāng)我們將硼吩與氫氣混合時(shí),產(chǎn)品突然變得更加穩(wěn)定,對(duì)于在新興的納米電子學(xué)和量子信息技術(shù)領(lǐng)域的使用更具吸引力”。 科學(xué)家們列舉了一些硼烯可能產(chǎn)生影響的領(lǐng)域,包括太陽(yáng)能電池、電池和電子設(shè)備。他們確實(shí)表示,它的特性可以特別適合于依靠光來(lái)獲得卓越性能的電子產(chǎn)品,這個(gè)領(lǐng)域被稱為光電子學(xué),包括從更高效的計(jì)算機(jī)芯片到先進(jìn)的LED顯示器的一切。 阿貢納米材料中心的納米科學(xué)家 Pierre Darancet 表示:“從我們的結(jié)果來(lái)看,真正令人鼓舞的是,我們發(fā)現(xiàn)銀基底上的硼烯納米片相當(dāng)穩(wěn)定,和單層硼烯不同。這意味著它應(yīng)該很容易與其他材料集成,用于構(gòu)建新的光電子器件,即光與電子相結(jié)合的設(shè)備”。 |