研究人员制作并测试了原子厚度的硼的独特区域

据莱斯大学和西北大学的科学家们说，当不同形式的材料混合和混合时，硼硅烷是具有独特性质的原子级扁平硼形式。

这些机构的科学家用不同的晶格排列制作和分析了硼硅烯，并发现了各种结构如何适应新的晶体形式。他们指出，这些电子产品制造商可能希望探索这些产品。

由Rice材料理论家Boris Yakobson和西北材料科学家Mark Hersam领导的研究出现在Nature Materials上。

硼硅烯与石墨烯和其他二维材料的区别在于一个重要的方面：它不会出现在自然界中。当石墨烯被发现时，它就是用一块带有透明胶带的石墨拉出来的。但是半导体块状硼没有层，所以所有的硼烯都是合成的。

与石墨烯不同，石墨烯连接形成鸡丝状六边形，硼硅烯形成连接三角形。周期性地，原子从网格中消失并留下六边形空位。实验室研究了具有“空心六边形”浓度的硼硅烯形式，每五个三角形中有一个，每六个中有一个三角形。

研究人员表示，这些是西北实验室在超高真空中通过原子硼沉积在银基板上形成硼氧烷时观察到的最常见的相，但“完美”的硼卟啉阵列不是该研究的目标。

实验室发现，在440到470摄氏度(824-878华氏度)的温度下，1到5和1到6相同时在银基板上生长，这充当模板，引导沉积原子成对齐的相。这些领域遇到的情况增加了实验室的兴趣。与他们在石墨烯中观察到的不同，原子很容易在边界处相互容纳并采用其邻居的结构。

这些边界调整产生了更多的奇异 - 但仍然是金属 - 形式的硼氧烷，在平行相之间出现了比例如4比21和7比36。

“在石墨烯中，这些边界将是无序结构，但在硼氧化物中，线缺陷实际上是彼此完美的结构，”赖斯研究生Luqing Wang说，他领导了原子级能量的理论分析来解释观察结果。“阶段之间的混合与我们在其他2D材料中看到的非常不同。”

“虽然我们确实期望在1到5和1到6相之间进行一些混合，但无缝对齐和定期结构的排序是令人惊讶的，”Hersam说。“在二维极限中，硼被证明是一种非常丰富和有趣的材料系统。”

Wang的密度泛函理论计算揭示了线缺陷的金属性质; 这意味着，与其他金属石墨烯中的绝缘缺陷不同，它们对材料在室温下的电子特性影响最小。在低温下，该材料显示出电荷密度波的证据，电子密度波是高度有序的电子流。

理论计算还表明硼烯相中刚度，热导率和电化学性质的细微差别，这也表明材料可以调整用于应用。

“本研究充分展示了硼硅烯的独特多态性，”Yakobson说。“这表明通过电荷密度波在材料的电子结构中产生了有趣的相互作用，这可能会导致可切换的电子设备变得诱人。”

“作为一种原子级薄的材料，硼硅烷的性质应该与基材，相邻材料和表面化学成分有关，”Hersam说。“我们希望通过化学功能化和/或与其他材料整合到异质结构中来进一步控制其性能。”

Yakobson和Hersam还合作撰写了一篇关于“最轻的二维金属”的Nature Nanotechnology最新观点。在这篇文章中，作者建议硼硅烷可能是柔性和透明电子互连，电极和显示器的理想选择。它也适用于超导量子干涉装置，并且在堆叠时适用于储氢和电池应用。