2019-04-12 05:58:01
新的图像处理方法 表征了独特的材料

石墨烯可以来自石墨。但是borophene?没有像博伊特这样的东西。

与碳表亲不同,二维硼萘不能从较大的天然形式中还原。散装硼通常只与其他元素结合使用,并且肯定不是分层的,因此硼氧化物必须由原子制成。即便如此,您获得的硼氧化物可能也不是您所需要的。

出于这个原因,Rice和西北大学的研究人员开发了一种观察二维硼芴晶体的方法,这种晶体可以有许多晶格结构 - 称为多晶型 - 这反过来决定了它们的特性。

了解如何获得特定的多晶型物可以帮助制造商将硼氧烷与理想的电子,热,光学和其他物理性质结合到产品中。

莱斯布朗工程学院材料物理学家鲍里斯雅科布森和西北大学材料科学家马克赫尔萨姆领导的团队不仅发现了如何看到硼硅胶晶格的纳米级结构,还建立了有助于表征晶体形态的理论模型。

他们的结果发表在Nature Communications上。

即使是少量的硼硅烯也难以制造。如果可以扩大规模,制造商可能希望对应用进行微调。 Rice和Northwestern团队学到的东西将在这方面提供帮助。

石墨烯采用单一形式 - 六边形阵列,如鸡丝 - 但完美的borophene是三角形网格。然而,硼卟啉是一种多晶型物,一种可以具有多于一种晶体结构的物质。在硼酞晶格中留下“空心六边形”图案的空位决定了它的物理和电学性质。

雅各布森表示,理论上可能有超过1,000种形式的硼氧烷,每种都具有独特的特性。

“它有许多可能的模式和原子网络连接在晶格中,”他说。

该项目始于Hersam的西北实验室,研究人员用尖锐的碳和氧原子修改了原子力显微镜的钝头。这使他们能够扫描一片硼氧烷,以感应与硼原子之间的共价键相对应的电子。他们使用类似改进的扫描隧道显微镜找到空心六边形,其中硼原子缺失。

通过分子束外延在各种温度下在银基板上生长的扫描薄片显示出一系列晶体结构,因为变化的生长条件改变了晶格。

“现代显微镜非常复杂,但不幸的是,你得到的图像通常难以解释,”雅各布森说。 “也就是说,很难说图像对应于特定的原子晶格。它远非显而易见,但这就是理论和模拟的结果。”

Yakobson的团队使用第一原理模拟来确定为什么硼氧化物在计算硼和基质原子的相互作用能量的基础上对特定结构进行了研究。他们的模型与西北大学生产的许多硼氧化物图像相匹配。

“我们从模拟中了解到,从金属基板到硼卟啉的电荷转移程度很重要,”他说。 “从无到有,这种情况发生了多少,可以带来改变。”

研究人员通过他们的分析证实,硼卟啉也不是外延膜。换句话说,基板的原子排列不决定硼氧烷的排列或旋转角度。

该团队制作了一个相图,其中列出了在某些温度和各种基质上硼氧化物可能形成的情况,并指出它们的显微镜研究进展对于寻找新兴二维材料的原子结构非常有价值。

展望未来,Hersam说:“开发表征和控制硼氧化物原子结构的方法是实现这种材料的许多拟议应用的重要一步,从柔性电子学到量子信息科学的新兴主题。”

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