Не может быть тоньше этого: синтез атомно-плоских листов бора

Один новый 2D-материал, о котором недавно было сообщено, – это борофен, аналог графена, но состоящий из атомов бора вместо атомов углерода. Однако, как и следовало ожидать от 2D-листов из любого материала, синтез борофена оказался сложной задачей.

Исследователи требуют либо использования субстрата, чтобы сделать борофен более стабильным, либо связывания бора с гидроксильными группами (ОН-), что приводит к тому, что структура не является атомарно плоской.
В недавнем исследовании, проведенном в Токийском технологическом институте, исследовательская группа, в которую входили Тэцуя Камбэ, Акиёси Кузуме и Кимихиса Ямамото, успешно синтезировала атомарно плоские листы окисленного борофена с помощью простого метода на основе раствора.

Во-первых, они синтезировали многослойные слои оксида борофена с помощью довольно простого процесса с использованием соли борогидрида калия (KBH4). Рентгеноструктурный анализ выявил 2D-слоистую структуру материала, в которой слои атомов бора, образующие гексагональную 2D-сетку с атомами кислорода в качестве мостиков, интеркалированы слоями, содержащими атомы калия. Затем следующим необходимым шагом было найти способ расслаивать атомарно тонкие слои сетки оксида борофена.

Исследователи достигли этого, поместив материал в диметилформамид, который является обычно используемым органическим растворителем. Для проверки структуры расслоенных листов проводились различные типы измерений, включая электронную микроскопию, спектроскопию и атомно-силовую микроскопию. Результаты подтвердили, что предложенный метод был эффективен для получения желаемых атомарно-плоских листов окисленного борофена.

Наконец, исследователи провели измерения удельного сопротивления для анализа проводящих свойств уложенных друг на друга листов борофена и обнаружили интересную характеристику, называемую анизотропией. Это означает, что листы обладают разными типами проводимости в зависимости от направления тока.

Материал вел себя как полупроводник в межплоскостном направлении, тогда как он проявлял металлоподобное поведение в направлении плоскости борной сетки. Были также выяснены механизмы, лежащие в основе этих двух типов поведения. «Важно отметить, что с нашими листами из бора можно легко обращаться в условиях окружающей среды», – отмечает д-р. Камбе, указав, что это новаторское исследование может стать основой для поиска потенциальных применений борофена.
Поиск простых методов синтеза борофена и соединений на его основе имеет решающее значение для проведения дальнейших исследований этого интересного материала и его потенциальных применений. «Ожидается, что борофен, как и графен, будет обладать уникальными свойствами, в том числе исключительными механическими характеристиками и металлическим поведением, которые можно использовать в различных областях», – заявляет доктор.

Kambe. Надеемся, что будущие открытия и разработки в области 2D-материалов позволят нам использовать их экзотические свойства и адаптировать их к нашим потребностям.