Kemiske ingeniører først til at funktionalisere bornitrid med andre nanosystemer

Forskere ved University of Illinois i Chicago har opdaget en vej til ændring af bornitrid, et lagdelt 2-D materiale, så den kan binde sig til andre materialer, ligesom dem, der findes i elektronik, biosensorer og flyvemaskiner, for eksempel. At være i stand til bedre at inkorporere bornitrid i disse komponenter kunne bidrage til en dramatisk forbedring af deres ydeevne.

Det videnskabelige samfund har længe været interesseret i bornitrid på grund af dets unikke egenskaber - det er stærkt, ultra tynd, gennemsigtig, isolerende, let og termisk ledende - hvilket, i teorien, gør det til et perfekt materiale til brug af ingeniører i en lang række applikationer. Imidlertid, bornitrid's naturlige resistens over for kemikalier og mangel på molekylære bindingssteder på overfladeniveau har gjort det vanskeligt for materialet at interagere med andre materialer, der anvendes i disse applikationer.

UIC's Vikas Berry og hans kolleger er de første til at rapportere, at behandling med en supersyre får borenitridlag til at skille sig i atomtykke plader, mens du opretter bindingssteder på overfladen af ​​disse ark, der giver mulighed for at interagere med nanopartikler, molekyler og andre 2-D nanomaterialer, som grafen. Dette inkluderer nanoteknologier, der bruger bornitrid til at isolere nanokredsløb.

Deres resultater offentliggøres i ACS Nano , et tidsskrift for American Chemical Society.

"Bornitrid er som en stak meget klæbrige papirer i en bund, og ved at behandle denne stråle med chlorsulfonsyre, vi indførte positive ladninger på bornitridlagene, der fik arkene til at frastøde hinanden og adskille, "sagde Berry, lektor og chef for kemiteknik ved UIC College of Engineering og tilsvarende forfatter på papiret.

Berry sagde, at "som magneter af samme polaritet, "disse positivt ladede bornitridplader afviser hinanden.

"Vi viste, at de positive ladninger på overfladerne af de separerede bornitridplader gør det mere kemisk aktivt, "Berry sagde." Protonationen - tilføjelsen af ​​positive ladninger til atomer - af indre og kantede nitrogenatomer skaber et stillads, som andre materialer kan binde sig til. "

Berry sagde, at mulighederne for bornitrid for at forbedre kompositmaterialer i næste generations applikationer er enorme.

"Bor og nitrogen er til venstre og højre for kulstof på det periodiske system og derfor, bor-nitrid er isostruktural og isoelektronisk til carbonbaseret grafen, som betragtes som et 'undermateriale, "" Sagde Berry. Det betyder, at disse to materialer er ens i deres atomkrystalstruktur (isostrukturelle) og deres samlede elektrontæthed (isoelektrisk), han sagde.

"Vi kan potentielt bruge dette materiale til alle former for elektronik, som optoelektroniske og piezoelektriske enheder, og i mange andre applikationer, fra solcellens passiveringslag, som fungerer som filtre til kun at absorbere bestemte typer lys, til medicinsk diagnostisk udstyr, "Sagde Berry.