美国科学家首制硼烯
2016年01月28日 9:6 7544次浏览 来源: 新材料在线 分类: 新技术
新的研究表明,可以采用一种简单的、廉价方法来制备这种材料。硼烯与石墨烯中的碳一样具有相同的六边形晶格排列,但在每个六边形中心还另有一个硼原子。研究人员采用原位电子学表征发现,与理论预测一致,纳米级的硼材料是金属性的,是一种导体,虽然说体相的硼是非金属。
“这种新型2D硼同素异形体的发现对基础材料科学而言具有重大的意义。”该研究负责人、美国阿贡国家实验室材料科学家Nathan Guisinger说,“这是一个典型的例子,理论预测引导实验材料发现。”该项目还与西北大学材料科学与工程教授Mark Hersam、俄罗斯莫斯科物理与技术研究所的ArtemOganov进行合作。
有关2D材料的研究在过去的十年间因石墨烯而迅速爆发。这些材料具有独特的电子特性,有望用于新型的小型、快速的电子器件。据预测,硼烯具有比石墨烯更高的导电性,因为其表现为真正的金属,这一点与石墨烯完全不同,石墨烯是零带隙的半导体。这可使硼烯可作为更有效的金属接触。
然而,不同于存在于石墨中层状结构的石墨烯,自然界中硼不以层状材料存在。研究人员采用化学气相沉积方法已经制得了硼团簇和纳米管。但这些技术需要昂贵的设备,还需要使用昂贵的有机前躯体,比如乙硼烷。
为了制得硼的单层片,Guisinger等人在超高真空腔室内加热单晶银衬底,以此来生长硼烯。他们采用电子束蒸发技术从450℃至700℃的固体硼棒上蒸发出硼原子。硼原子自发的沉积在银上面,形成2D片。相关结果发表在最新的《科学》(Science)期刊上。
研究人员使用扫描隧道光谱来确定这种材料的各向异性金属特性。同时,扫描隧道显微镜结果显示,这种片层的形成取决于温度。有的片层光滑,而有的会有褶皱。计算结果表明,褶皱材料沿褶皱脊梁方向的导电性更好。
Hersam说,当前正在尝试分离出独立的片层。将这种片层转移到绝缘表面,研究人员将可以准确的测量其导电率,而不会受到银衬底的干扰。
德国凯泽斯劳滕技术大学无机化学家Hermann Sachdev说,具有高反应活性的2D硼的发现是令人兴奋的。这种材料具有一定的强度,除此之外,还具有可调的电子带结构,各种性质的调节范围很宽。他说:“材料学家可以在许多不同方向上从这种新型材料上获益。”
新材料在线编译整理——翻译:菠菜 校正:摩天轮
责任编辑:赵天宁
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