不能比這更薄：合成原子級平坦的硼片

自2004年重新發(fā)現(xiàn)和表征以來，石墨烯一直是多個領(lǐng)域無數(shù)研究工作的焦點。它是一種多功能材料，由二維(2-D)碳網(wǎng)絡(luò)組成，碳薄片具有一個原子的厚度。石墨烯不僅比最強的鋼更堅固，而且還具有無數(shù)有趣的化學，電子和機械特性，這讓科學家們想知道其他材料的類似二維網(wǎng)絡(luò)是否具有這樣的有用特性。

這是最近報道的一個新的2- d材料是borophene，由硼的石墨烯的類似物原子代替的碳原子。然而，正如人們所期望的任何材料的二維片材一樣，硼氧化物的合成已被證明是具有挑戰(zhàn)性的。研究人員要么需要使用基質(zhì)來使硼烯更穩(wěn)定，要么將硼與羥基(OH-)偶聯(lián)，從而防止原子平坦。

在東京工業(yè)大學最近進行的一項研究中，包括Tetsuya Kambe，Akiyoshi Kuzume和Kimihisa Yamamoto在內(nèi)的研究團隊通過一種簡單的基于溶液的方法合成了原子級平面氧化硼硅烷片。首先，他們通過使用硼氫化鉀鹽(KBH 4)的相當簡單的方法合成了堆疊的氧化硼烯層)。X射線分析顯示該材料的2-D層結(jié)構(gòu)，其中形成具有氧原子作為橋的六角形2-D網(wǎng)絡(luò)的硼原子層插入含有鉀原子的層。然后，隨后的步驟是找到一種方法來剝離氧化硼氧化物網(wǎng)絡(luò)的原子級薄層。研究人員通過將材料放入二甲基甲酰胺(一種常用的有機溶劑)來實現(xiàn)這一目標。進行各種類型的測量以驗證剝離片材的結(jié)構(gòu)，包括電子顯微鏡，光譜學和原子力顯微鏡。結(jié)果證實，所提出的方法對于生產(chǎn)所需的原子級平坦氧化的硼萘板是有效的。

最后，研究人員進行了電阻率測量，以分析堆疊的硼萘板的導電性能，并發(fā)現(xiàn)了一個有趣的特征，稱為各向異性。這意味著片材根據(jù)電流的方向表現(xiàn)出不同類型的導電性。該材料在平面內(nèi)方向上表現(xiàn)得像半導體，而在硼網(wǎng)絡(luò)的面內(nèi)方向上表現(xiàn)出類似金屬的行為。這兩種傳導行為背后的機制也得到了闡明。“重要的是要注意我們的硼片可以在環(huán)境條件下輕松處理，”Kambe博士說，這表明這項開創(chuàng)性的研究可能會導致硼硅烷的實際應用。

尋找合成硼硅烯和硼烯基化合物的簡便方法對于進一步研究這種有趣的材料及其潛在用途至關(guān)重要。“像石墨烯一樣，預計硼氧化物具有獨特的性質(zhì)，包括可以在各種領(lǐng)域中利用的非凡的機械特性和金屬行為，”Kambe博士說。希望未來的二維材料發(fā)現(xiàn)和發(fā)展將使研究人員能夠利用他們的異國情調(diào)，并根據(jù)具體需求進行定制。