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石墨烯的“兄弟”硼墨烯来了!可用于电子产品及光伏发电

更新时间:2016-01-27    已阅读:959次

继石墨烯之后,具有二向性的“烯”字辈再填新成员,这次是硼墨烯。


近日,有科学家发现,元素周期表中的5号化学元素硼也可能形成类似石墨烯的单层平面原子结构,科学家称其为硼墨烯(Borphene)。


美国能源部阿贡国家实验室、西北大学和纽约州立大学石溪分校的科学家首次创造出二维的硼,这种材料只有单个原子厚度,被称为“硼墨烯”。


据18日《科学》杂志的介绍,科学家一直感兴趣这种单层二维材料的独特属性,特别是其电子性质。硼墨烯是一种不同寻常的材料,因为它在纳米尺度表现出很多金属特性,而三维硼或者散状硼都只是非金属半导体。因为硼墨烯同时具有金属性和原子厚度,从电子产品到光伏发电都具有广泛的应用可能性。

与其在元素周期表上的“邻居”碳元素相似,硼也经常以不同的“面孔”示人,被称为“同位异形体”。石墨由很多二维层堆叠而成,可以被整层“撕开”,但对于二维硼墨烯而言,则不具备这样的属性。领导这项研究的纳米科学家南森˙郭尔辛格说:“硼墨烯非常有趣,它不同于先前的二维材料,不会自然出现。”


虽然已明确有16种硼元素的同位异形体,但此前科学家从未制作出整张的单层硼墨烯。研究人员称,这是一种令人兴奋的、尚待发现和探索的全新材料。


“这个材料非常美丽。”布朗大学化学专业教授Lai-Sheng Wang说,“它有我们寻找的,非常完美的六角形对称性。这个材料中的洞非常有意义,表明有关硼平面结构的理论是正确的。”

硼在纳米尺度的原子配置不同寻常。当其他二维材料看起来很光滑的时候,硼墨烯看起来却像瓦楞纸板,具体取决于其原子之间如何结合。这种结构决定了其导电属性具有方向性,这在其他二维材料中很罕见。此外,基于对该材料的理论预测,它还很可能有较高的拉伸强度。


需要指出的是,发现和合成硼墨烯实际上借助了计算机模拟仿真工具。

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