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石墨烯的“兄弟”硼墨烯來了!可用于電子產品及光伏發電

更新時間:2016-01-27    已閱讀:1003次

繼石墨烯之后,具有二向性的“烯”字輩再填新成員,這次是硼墨烯。


近日,有科學家發現,元素周期表中的5號化學元素硼也可能形成類似石墨烯的單層平面原子結構,科學家稱其為硼墨烯(Borphene)。


美國能源部阿貢國家實驗室、西北大學和紐約州立大學石溪分校的科學家首次創造出二維的硼,這種材料只有單個原子厚度,被稱為“硼墨烯”。


據18日《科學》雜志的介紹,科學家一直感興趣這種單層二維材料的獨特屬性,特別是其電子性質。硼墨烯是一種不同尋常的材料,因為它在納米尺度表現出很多金屬特性,而三維硼或者散狀硼都只是非金屬半導體。因為硼墨烯同時具有金屬性和原子厚度,從電子產品到光伏發電都具有廣泛的應用可能性。

與其在元素周期表上的“鄰居”碳元素相似,硼也經常以不同的“面孔”示人,被稱為“同位異形體”。石墨由很多二維層堆疊而成,可以被整層“撕開”,但對于二維硼墨烯而言,則不具備這樣的屬性。領導這項研究的納米科學家南森˙郭爾辛格說:“硼墨烯非常有趣,它不同于先前的二維材料,不會自然出現。”


雖然已明確有16種硼元素的同位異形體,但此前科學家從未制作出整張的單層硼墨烯。研究人員稱,這是一種令人興奮的、尚待發現和探索的全新材料。


“這個材料非常美麗。”布朗大學化學專業教授Lai-Sheng Wang說,“它有我們尋找的,非常完美的六角形對稱性。這個材料中的洞非常有意義,表明有關硼平面結構的理論是正確的。”

硼在納米尺度的原子配置不同尋常。當其他二維材料看起來很光滑的時候,硼墨烯看起來卻像瓦楞紙板,具體取決于其原子之間如何結合。這種結構決定了其導電屬性具有方向性,這在其他二維材料中很罕見。此外,基于對該材料的理論預測,它還很可能有較高的拉伸強度。


需要指出的是,發現和合成硼墨烯實際上借助了計算機模擬仿真工具。

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