纳米技术：相对于石墨烯，二维硼更具有潜在的优势！
莱斯大学的研究人员计算出，二维纯金属硼片可以采取多种形式，其中有一些空位，其中原子从基质中脱落，留下六边形空间。（图片来源：Evgeni Penev /莱斯大学）。
据本周美国化学学会期刊Nano Letters报道，理论物理学家Boris Yakobson及其莱斯大学团队采用了一种不寻常的方法来分析二维硼片的可能结构。
将其作为瑞士奶酪进行处理 - 其中孔与奶酪本身一样 - 是确定原子薄硼片可能是什么样子的关键概念。当卷成中空管或纳米管时，这些片材可以具有优于碳纳米管的明显优势; 硼纳米管总是金属的，而纳米管中的碳原子可以排列成金属或半导体纳米管。原子排列的这种变化 - 称为手性 - 是碳纳米管加工和开发的主要障碍之一。
“如果我疯狂地梦想，我喜欢认为硼纳米管会制造出一种能量传输很大的量子线，”Yakobson说，Rice的Karl F. Hasselmann机械工程和材料科学教授和化学教授。“它将具有碳的好处，但没有选择特定对称性的挑战。”
Yakobson说，即使只是两个维度，硼晶格也可以具有一系列配置。完全包装，它是一个以三角形排列的原子层。这是一个极端。但是取出一个原子，六个三角形的中心变成六边形。把所有这些可能的原子拿出去，这张纸看起来就像石墨烯，这是二维的单原子厚碳形式，在过去的十年里，它一直在化学和材料科学领域风靡一时。
在这两个极端之间是数千种可能形式的纯硼，其中缺失的原子留下六边形孔的图案。
由理论物理学家鲍里斯·雅各布森领导的莱斯大学研究人员使用了一种通常应用于合金的技术来探索丰富多样的二维硼。他们像瑞士奶酪中的洞一样处理硼的空位，作为其存在的必要元素。（图片来源：Evgeni Penev /莱斯大学）。
“碳是明确的，”雅科布森说，他的理论主要关注原子在键合和断裂时的相互作用。“石墨烯的六边形形式的任何偏差都是我们所说的缺陷，具有负面含义。
“但我们发现二维硼含量丰富，”他说。“它已全部净化 - 这里没有非硼，即使有空位，空位。令人惊奇的是，大自然喜欢这样做; 不是六边形，每三个位置缺少原子，而不是三角形格子。最佳状态恰好位于中间。“
在最稳定的中间地带，研究人员发现晶格中10％至15％的硼原子缺失，留下了各种模式的“空位浓度”。
Yakobson说使用传统的计算方法来评估数千种硼配置会花费太多而且耗时太长。因此他和赖斯研究科学家Evgeni Penev应用了团簇扩展，这是一种更常用于合金的计算方法。
“Evgeni给了它一个转折点：他把空的空间当作第二种合金成分，就像你没有瑞士奶酪没有“合金”的空隙和真正的奶酪一样。在这个计算中，洞是一个相等的物理实体。“
在空间作为假合金的情况下，研究人员发现可以采用一系列形成能量来识别具有特定空位浓度的稳定硼片。他们还发现合成的硼层可能是多晶型的：每片都可能含有混杂的图案，仍然被认为是纯硼。
“多态意味着所有这些可能性几乎相同，并且同样可能形成，”雅科布森说。“这只是基础物理学的一小部分，”佩内夫说。“下一步是考虑更实际的事情，比如它是否可以合成以及在什么条件下。”
Yakobson在2007年率先推测了80原子硼“巴基球”的可能性，他说尽管硼难以使用，但这种困难使得它更有价值。“一方面，很难设想一种可能性或获得实验证据。另一方面，该领域并不像石墨烯那样拥挤。”
閱讀更多 天下朋友情義 的文章
