石墨烯的“兄弟”硼墨烯來了，可用于電子產(chǎn)品及光伏發(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，有科學家發(fā)現(xiàn)，元素周期表中的5號化學元素硼也可能形成類似石墨烯的單層平面原子結(jié)構(gòu)，科學家稱其為硼墨烯（Borphene）。

美國能源部阿貢國家實驗室、西北大學和紐約州立大學石溪分校的科學家首次創(chuàng)造出二維的硼，這種材料只有單個原子厚度，被稱為“硼墨烯”。

據(jù)18日《科學》雜志的介紹，科學家一直感興趣這種單層二維材料的獨特屬性，特別是其電子性質(zhì)。硼墨烯是一種不同尋常的材料，因為它在納米尺度表現(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體。因為硼墨烯同時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”，但對于二維硼墨烯而言，則不具備這樣的屬性。領(lǐng)導這項研究的納米科學家南森·郭爾辛格說:“硼墨烯非常有趣，它不同于先前的二維材料，不會自然出現(xiàn)。”

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

“這個材料非常美麗。”布朗大學化學專業(yè)教授Lai-ShengWang說，“它有我們尋找的，非常完美的六角形對稱性。這個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。當其他二維材料看起來很光滑的時候，硼墨烯看起來卻像瓦楞紙板，具體取決于其原子之間如何結(jié)合。這種結(jié)構(gòu)決定了其導電屬性具有方向性，這在其他二維材料中很罕見。此外，基于對該材料的理論預(yù)測，它還很可能有較高的拉伸強度。

需要指出的是，發(fā)現(xiàn)和合成硼墨烯實際上借助了計算機模擬仿真工具。