科學家造出新型二維材料:僅兩個原子厚 比鋼更堅固
2021年04月10日15:02

原標題:科學家造出新型二維材料:僅兩個原子厚 比鋼更堅固 來源:參考消息網

參考消息網4月10日報導 據美國《科學日報》網站4月5日報導,科學家聲稱,一種被稱為氫化硼烯的材料的研究取得突破。氫化硼烯是一種由硼和氫構成、厚度僅為兩個原子的薄片。

科學家製造出由硼和氫原子構成的穩定納米片,可能在納電子學和量子信息技術領域得到應用。

什麼是超薄?一個答案是二維材料——具有長度和寬度、但厚度僅一兩個原子的奇異材料。它們為電子設備、太陽能電池、電池和醫療設備的設備性能得到前所未有的提升提供了可能性。

美國能源部阿爾貢國家實驗室的科學家與西北大學和佛羅里達大學合作,在《科學》雜誌上發表報告稱,一種名為氫化硼烯的二維材料的研究取得突破。

近幾十年來材料科學領域最激動人心的進展之一,是一種被稱為石墨烯的二維碳片,其厚度僅一個原子,卻比鋼堅固200倍。一種同樣有前途的新材料是厚度僅一個原子、被稱為硼烯的硼片。包括阿爾貢國家實驗室下屬納米材料中心的研究人員在內的一個多機構團隊2015年首次合成硼烯。

石墨烯是常見材料石墨中許多相同原子層中的一層,但硼烯沒有相同的母結構,很難製備。而且,硼烯很快會與空氣發生反應,這意味著它極不穩定,常常變形。

西北大學材料科學和工程學教授馬克·赫薩姆說:“硼烯本身存在各種問題。但當我們將硼烯與氫混合時,其產物突然變得穩定得多,在納電子學和量子信息技術等新興領域有著誘人的用途。

研究團隊在銀基質上生成硼烯,使之與氫接觸,形成氫化硼烯。然後,他們將一台掃瞄隧道顯微鏡與一種基於計算機視覺、能將結構理論模擬與實驗測量數據相比較的算法相結合,揭示了氫化硼烯的複雜結構。

儘管氫化硼烯只有兩個原子厚,但由於硼原子和氫原子的排列可能性眾多,其結構相當複雜。阿爾貢國家實驗室納米材料中心的納米科學家瑪麗亞·陳(音)說:“我們應對了一項重大挑戰,即在計算機視覺幫助下通過掃瞄隧道顯微鏡圖像和在原子層面進行計算機建模確定原子結構。”鑒於在揭示這種複雜結構方面取得的成功,該團隊的自動化分析技術未來應該可用於識別其他複雜納米結構。

阿爾貢國家實驗室納米材料中心的納米科學家皮埃爾·達蘭西特說:“在我們的研究結果中,真正令人鼓舞的是,我們發現銀基質上的氫化硼烯納米片與硼烯不同,是相當穩定的。這意味著,在為光電子學製造新設備時,氫化硼烯應該很容易與其他材料相結合。”這種光控和發光設備可用於電信和醫療設備等領域。

瑪麗亞·陳說:“就實現氫化硼烯作為一種二維材料在納電子學領域的巨大潛力而言,這些研究結果是重要一步。”

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