潛力堪比石墨烯 科學家發現新型材料氫化硼烯

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二維材料科學的世界是一個令人激動的世界,新的進展不斷開闢新的可能性,其中最受關注的莫過於神奇材料石墨烯(graphene)。不過現在來自美國的科學團隊找到了一個新的玩家–氫化硼烯(borophane),他們認為這種材料在未來先進的電子技術中會得到廣泛應用。

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這種新材料是西北大學、佛羅里達大學和阿貢國家實驗室的研究人員共同合作的成果,是從厚度只有一個原子的硼片開始的。這種單層硼烯(borophene)於 2015 年首次合成,此後形成了其他新型材料的基礎,如球形籠狀的硼磷烯(borospherene)。

由於具有很好的強度和靈活性,在從電池到感測器技術的一切領域中,硼烯都有廣泛的應用前景,但它也存在非常多的缺點。其中最大的難點就是很難生產,而且會與開放的空氣發生負面反應,很快就會氧化,變得非常不穩定,而且很容易改變形狀。

科學家已經找到了克服這些障礙的方法。這種新型材料是通過在銀基底上生長硼烯,然後再將其暴露在氫氣中,從而產生複雜的、兩原子厚的硼原子和氫原子排列。這種結構是通過計算機視覺和掃描隧道顯微鏡成像的結合來確認的。

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西北大學材料科學與工程教授 Mark Hersam 表示:「單層硼烯本身就存在非常多的問題。但當我們將硼吩與氫氣混合時,產品突然變得更加穩定,對於在新興的納米電子學和量子信息技術領域的使用更具吸引力」。

科學家們列舉了一些硼烯可能產生影響的領域,包括太陽能電池、電池和電子設備。他們確實表示,它的特性可以特別適合於依靠光來獲得卓越性能的電子產品,這個領域被稱為光電子學,包括從更高效的計算機晶元到先進的LED顯示器的一切。

阿貢納米材料中心的納米科學家 Pierre Darancet 表示:「從我們的結果來看,真正令人鼓舞的是,我們發現銀基底上的硼烯納米片相當穩定,和單層硼烯不同。這意味著它應該很容易與其他材料集成,用於構建新的光電子器件,即光與電子相結合的設備」。

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