2019-08-27 08:41:01
合成原子级平坦的硼片不能比这更薄

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自2004年重新发现和表征以来,石墨烯一直是多个领域无数研究工作的焦点。它是一种多功能材料,由二维(2-D)碳网络组成,碳薄片具有一个原子的厚度。石墨烯不仅比最强的钢更坚固,而且还具有无数有趣的化学,电子和机械特性,这让科学家们想知道其他材料的类似二维网络是否具有这样的有用特性。

最近报道的一种新型2-D材料是硼烯,一种由硼原子而不是碳原子组成的石墨烯类似物。然而,正如人们所期望的任何材料的二维片材一样,硼氧化物的合成已被证明是具有挑战性的。研究人员要么需要使用基质来使硼烯更稳定,要么将硼与羟基(OH-)偶联,从而防止原子平坦。

在东京工业大学最近进行的一项研究中,包括Tetsuya Kambe,Akiyoshi Kuzume和Kimihisa Yamamoto在内的研究团队通过一种简单的基于溶液的方法合成了原子级平面氧化硼硅烷片。首先,他们使用硼氢化钾盐(KBH4)通过相当简单的方法合成堆叠的氧化硼烯层。 X射线分析显示该材料的2-D层结构,其中形成具有氧原子作为桥的六角形2-D网络的硼原子层插入含有钾原子的层。然后,随后的步骤是找到一种方法来剥离氧化硼氧化物网络的原子级薄层。研究人员通过将材料放入二甲基甲酰胺(一种常用的有机溶剂)来实现这一目标。进行各种类型的测量以验证剥离片材的结构,包括电子显微镜,光谱学和原子力显微镜。结果证实,所提出的方法对于生产所需的原子级平坦氧化的硼萘板是有效的。

最后,研究人员进行了电阻率测量,以分析堆叠的硼萘板的导电性能,并发现了一个有趣的特征,称为各向异性。这意味着片材根据电流的方向表现出不同类型的导电性。该材料在平面内方向上表现得像半导体,而在硼网络的面内方向上表现出类似金属的行为。这两种传导行为背后的机制也得到了阐明。 “重要的是要注意我们的硼片可以在环境条件下轻松处理,”Kambe博士说,这表明这项开创性的研究可能会导致硼硅烷的实际应用。

寻找合成硼硅烯和硼烯基化合物的简便方法对于进一步研究这种有趣的材料及其潜在用途至关重要。 “像石墨烯一样,预计硼氧化物具有独特的性质,包括可以在各种领域中利用的非凡的机械特性和金属行为,”Kambe博士说。希望未来的二维材料发现和发展将使研究人员能够利用他们的异国情调,并根据具体需求进行定制。

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2018-03-09 19:09:40
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