Borofen
Borofen är ett kristallint atomärt monolager av bor , dvs det är en tvådimensionell allotrop av bor och även känd som borark . Först förutspåddes av teori i mitten av 1990-talet, bekräftades olika borofenstrukturer experimentellt 2015.
Egenskaper
Experimentellt syntetiserades olika atomärt tunna, kristallina och metalliska borofener på rena metallytor under ultrahögvakuumförhållanden. Dess atomstruktur består av blandade triangulära och hexagonala motiv, såsom visas i figur 1. Atomstrukturen är en konsekvens av ett samspel mellan två-center och multi-center i planet bindning, vilket är typiskt för elektrondefekta element som bor .
Borofener uppvisar elasticitet i planet och idealisk styrka. Det kan vara starkare än grafen och mer flexibelt i vissa konfigurationer. Bornanorör är också styvare än grafen, med en högre 2D Youngs modul än någon annan känd nanostruktur av kol och icke-kol. Borofener genomgår en ny strukturell fasövergång under dragbelastning i planet på grund av flödeskaraktären hos deras multicenterbindning i planet. Borofen har potential som anodmaterial för batterier på grund av hög teoretisk specifik kapacitet, elektronisk ledningsförmåga och jontransportegenskaper. Väte adsorberas lätt till borofen, erbjuder potential för vätelagring – över 15 % av dess vikt. Borofen kan katalysera nedbrytningen av molekylärt väte till vätejoner och reducera vatten.
Historia
Beräkningsstudier av I. Boustani och A. Quandt visade att små borkluster inte antar icosaedriska geometrier som boraner , utan de visar sig vara kvasi-plana (se figur 2). Detta ledde till upptäckten av en så kallad Aufbau-princip som förutsäger möjligheten av borofen (borskivor), borfullerener ( borosfären ) och bornanorör.
Ytterligare studier visade att utsträckt, triangulär borofen (Figur 1(c)) är metallisk och antar en icke-plan, böjd geometri. Ytterligare beräkningsstudier, initierade av förutsägelsen av en stabil B 80 bor fulleren, antydde att förlängda borofenskivor med bikakestruktur och med delvis fyllda sexkantiga hål är stabila. Dessa borofenstrukturer förutspåddes vara metalliska. Det så kallade y-arket (alias β 12 -borofen eller υ 1/6 -ark) visas i figur 1(a).
Planariteten hos borkluster bekräftades först experimentellt av forskargruppen från L.-S. Wang . Senare visade de att strukturen hos B
36 (se figur 2) är det minsta borklustret som har sexfaldig symmetri och en perfekt hexagonal tomhet, och att den kan tjäna som en potentiell bas för utökade tvådimensionella borark.
Efter syntesen av silicen förutspådde flera grupper att borofen potentiellt skulle kunna realiseras med stöd av en metallyta. I synnerhet visades gitterstrukturen hos borofen bero på metallytan, vilket uppvisar en frånkoppling från den i ett fristående tillstånd.
Under 2015 lyckades två forskarlag syntetisera olika borofenfaser på silverytor (111) under ultrahögvakuumförhållanden. Bland de tre syntetiserade borofenfaserna (se figur 1 ) visades v 1/6 -arket, eller β 12 , av en tidigare teori vara grundtillståndet på Ag(111)-ytan, medan χ 3- borofenet tidigare förutspåddes. av Zeng-teamet 2012. Hittills finns borofener endast på substrat; hur man överför dem till ett enhetskompatibelt substrat är nödvändigt, men är fortfarande en utmaning.
Karaktärisering i atomskala, med stöd av teoretiska beräkningar, avslöjade strukturer som påminner om sammansmälta borkluster bestående av blandade triangulära och hexagonala motiv, som tidigare förutspåtts av teori och visat i figur 1. Skannade tunnelspektroskopi bekräftade att borofenerna är metalliska . Detta är i motsats till bulkborallotroper , som är halvledande och markerade av en atomstruktur baserad på B 12 icosahedra. [ citat behövs ]
År 2021 tillkännagav forskare hydrerad borofen på ett silversubstrat, dubbat borofan. Det nya materialet påstods vara mycket mer stabilt än dess komponent. Hydrogenering minskar oxidationshastigheten med mer än två storleksordningar efter exponering i omgivningen. Skapandet av tvåskiktsborofen tillkännagavs i augusti 2021.
Se även
externa länkar
-
Media relaterade till Borophene på Wikimedia Commons
