科學(xué)家首次創(chuàng)造出二維的硼

在現(xiàn)在的生活中，太陽(yáng)能產(chǎn)品處處可見(jiàn)，人們用太陽(yáng)能煮飯，還有太陽(yáng)能熱水器等等，無(wú)處不見(jiàn)太陽(yáng)能產(chǎn)品，當(dāng)然，最重要的還是太陽(yáng)能發(fā)電，但是目前的技術(shù)并不能讓人們很好利用太陽(yáng)能發(fā)電。繼石墨烯之后，具有二向性的“烯”字輩再填新成員，這次是硼墨烯。

近日，有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，元素周期表中的5號(hào)化學(xué)元素硼也可能形成類(lèi)似石墨烯的單層平面原子結(jié)構(gòu)，科學(xué)家稱(chēng)其為硼墨烯(Borphene)。

美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、西北大學(xué)和紐約州立大學(xué)石溪分校的科學(xué)家首次創(chuàng)造出二維的硼，這種材料只有單個(gè)原子厚度，被稱(chēng)為“硼墨烯”。

據(jù)18日《科學(xué)》雜志的介紹，科學(xué)家一直感興趣這種單層二維材料的獨(dú)特屬性，特別是其電子性質(zhì)。硼墨烯是一種不同尋常的材料，因?yàn)樗诩{米尺度表現(xiàn)出很多金屬特性，而三維硼或者散狀硼都只是非金屬半導(dǎo)體。因?yàn)榕鹉┩瑫r(shí)具有金屬性和原子厚度，從電子產(chǎn)品到光伏發(fā)電都具有廣泛的應(yīng)用可能性。

與其在元素周期表上的“鄰居”碳元素相似，硼也經(jīng)常以不同的“面孔”示人，被稱(chēng)為“同位異形體”。石墨由很多二維層堆疊而成，可以被整層“撕開(kāi)”，但對(duì)于二維硼墨烯而言，則不具備這樣的屬性。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的納米科學(xué)家南森˙郭爾辛格說(shuō)：“硼墨烯非常有趣，它不同于先前的二維材料，不會(huì)自然出現(xiàn)。”

雖然已明確有16種硼元素的同位異形體，但此前科學(xué)家從未制作出整張的單層硼墨烯。研究人員稱(chēng)，這是一種令人興奮的、尚待發(fā)現(xiàn)和探索的全新材料。

“這個(gè)材料非常美麗。”布朗大學(xué)化學(xué)專(zhuān)業(yè)教授Lai-Sheng Wang說(shuō)，“它有我們尋找的，非常完美的六角形對(duì)稱(chēng)性。這個(gè)材料中的洞非常有意義，表明有關(guān)硼平面結(jié)構(gòu)的理論是正確的。”

硼在納米尺度的原子配置不同尋常。當(dāng)其他二維材料看起來(lái)很光滑的時(shí)候，硼墨烯看起來(lái)卻像瓦楞紙板，具體取決于其原子之間如何結(jié)合。這種結(jié)構(gòu)決定了其導(dǎo)電屬性具有方向性，這在其他二維材料中很罕見(jiàn)。此外，基于對(duì)該材料的理論預(yù)測(cè)，它還很可能有較高的拉伸強(qiáng)度。

需要指出的是，發(fā)現(xiàn)和合成硼墨烯實(shí)際上借助了計(jì)算機(jī)模擬仿真工具。相信再過(guò)幾年到幾十年，當(dāng)人類(lèi)利用太陽(yáng)能的技術(shù)很成熟的時(shí)候，這樣就有了無(wú)窮盡的能源供給社會(huì)的使用，再當(dāng)下就需要研究者更加努力研究新技術(shù)。