Kan ikke blive tyndere end dette:syntese af atomisk flade borplader

Siden dens genopdagelse og karakterisering i 2004, grafen har været i fokus for utallige forskningsindsatser på tværs af flere felter. Det er et alsidigt materiale bestående af et todimensionalt (2-D) kulstofnetværk, et tyndt lag carbon, der har en tykkelse på et atom. Grafen er ikke kun stærkere end de stærkeste stål, men har også et utal af interessante kemikalier, elektronisk, og mekaniske egenskaber, der har fået forskere til at spekulere på, om lignende 2-D netværk af andre materialer kunne have sådanne nyttige egenskaber.

Et nyt 2D-materiale, der for nylig blev rapporteret, er borophen, en analog af grafen bestående af boratomer i stedet for carbonatomer. Imidlertid, som man ville forvente for 2-D ark af ethvert materiale, syntesen af ​​borophen har vist sig at være udfordrende. Forskere kræver enten brugen af ​​et substrat for at gøre borophen mere stabil eller kobling af bor med hydroxylgrupper (OH-), som forhindrer atomare fladhed.

I en nylig undersøgelse udført ved Tokyo Institute of Technology, et forskerhold, herunder Tetsuya Kambe, Akiyoshi Kuzume og Kimihisa Yamamoto syntetiserede atomisk flade oxiderede borophenplader gennem en simpel løsningsbaseret metode. Først, de syntetiserede stablede lag af borophenoxid gennem en ret simpel proces ved hjælp af et kaliumborhydridsalt (KBH ₄ ). En røntgenanalyse afslørede materialets 2-D-lagsstruktur, hvori lag af boratomer, der danner et sekskantet 2-D netværk med oxygenatomer som broer, blev interkaleret med lag indeholdende kaliumatomer. Derefter, det efterfølgende trin var at finde en måde at eksfoliere atomisk tynde lag af borophenoxidnetværket på. Forskerne opnåede dette ved at lægge materialet i dimethylformamid, som er et almindeligt anvendt organisk opløsningsmiddel. Forskellige typer målinger blev udført for at verificere strukturen af ​​de eksfolierede ark, inklusive elektronmikroskopi, spektroskopi, og atomkraftmikroskopi. Resultaterne bekræftede, at den foreslåede metode var effektiv til fremstilling af de ønskede atomare flade oxiderede borophenplader.

Endelig, forskerne udførte resistivitetsmålinger for at analysere de ledende egenskaber af stablede borophenplader og fandt en interessant egenskab, der omtales som anisotropi. Det betyder, at pladerne udviste forskellige typer ledningsevne afhængigt af strømretningen. Materialet opførte sig som en halvleder i retningen mellem planerne, hvorimod det udviste metallignende adfærd i bor-netværkets in-plan retning. Mekanismerne bag disse to typer af ledende adfærd blev belyst, såvel. "Det er vigtigt at bemærke, at vores borplader let kan håndteres under omgivende forhold, "sagde Dr. Kambe, hvilket indikerer, at denne banebrydende forskning kunne føre til praktiske anvendelser for borophen.

At finde lette metoder til syntese af borophen og borophen-baserede forbindelser er afgørende for at udføre yderligere forskning i dette interessante materiale og dets potentielle anvendelser. "Som grafen, borophen forventes at have unikke egenskaber, inklusive ekstraordinære mekaniske egenskaber og metallisk adfærd, der kunne udnyttes på en række forskellige områder, " sagde Dr. Kambe. Forhåbentlig, fremtidige fund og udviklinger af 2-D materialer vil gøre det muligt for forskere at bruge deres eksotiske egenskaber og skræddersy dem til at passe til specifikke behov.