El borofeno, la forma atómicamente plana del boro con propiedades únicas, es aún más interesante cuando las diferentes formas del material se mezclan y mezclan, según los científicos de las universidades de Rice y Northwestern.
Los científicos de las instituciones elaboraron y analizaron borofeno con diferentes disposiciones de celosía y descubrieron cuán susceptibles son las diversas estructuras para combinarse en nuevas formas similares a cristales. Estas, indicaron, tienen propiedades que los fabricantes de productos electrónicos pueden desear explorar.
La investigación dirigida por el teórico de materiales de Rice Boris Yakobson y el científico de materiales del noroeste Mark Hersam aparece en Materiales de la naturaleza .
El borofeno difiere del grafeno y otros materiales 2D de una manera importante: no aparece en la naturaleza. Cuando se descubrió el grafeno, se extrajo de una pieza de grafito con cinta adhesiva escocesa. Pero el boro a granel semiconductor no tiene capas, entonces todo el borofeno es sintético.
También, a diferencia del grafeno, en el cual los átomos se conectan para formar hexágonos parecidos a alambres de pollo, el borofeno se forma como triángulos unidos. Periódicamente, los átomos se pierden de la cuadrícula y dejan vacantes hexagonales. Los laboratorios investigaron formas de borofeno con concentraciones de "hexágono hueco"uno por cada cinco triángulos y uno por cada seis en la red.
Según los investigadores, estas son las fases más comunes que observó el laboratorio de Northwestern cuando creó borofeno sobre un sustrato de plata a través de la deposición atómica de boro en un vacío ultraalto, pero los conjuntos de borofeno "perfectos" no fueron el objetivo del estudio.
El laboratorio descubrió que a temperaturas entre 440 y 470 grados Celsius 824-878 grados Fahrenheit, las fases 1 a 5 y 1 a 6 crecieron simultáneamente en el sustrato de plata, que actúa como una plantilla que guía eldeposición de átomos en fases alineadas. El interés de los laboratorios aumentó por lo que sucedió donde estos dominios se encontraron. A diferencia de lo que habían observado en el grafeno, los átomos se acomodaron fácilmente en los límites y adoptaron las estructuras de sus vecinos.
Estos ajustes de límites dieron lugar a formas de borofeno más exóticas, pero aún metálicas, con proporciones como 4 a 21 y 7 a 36 que aparecen entre las fases paralelas.
"En el grafeno, estos límites serían estructuras desordenadas, pero en el borofeno los defectos de la línea, en efecto, son una estructura perfecta el uno para el otro", dijo el estudiante graduado de Rice Luqing Wang, quien dirigió un análisis teórico de las energías a nivel de átomo paraexplique las observaciones: "La mezcla entre las fases es muy diferente de lo que vemos en otros materiales 2D".
"Si bien esperábamos cierta mezcla entre las fases 1 a 5 y 1 a 6, la alineación perfecta y el ordenamiento en estructuras periódicas fue sorprendente", dijo Hersam. "En el límite bidimensional, el boro ha demostradopara ser un sistema de materiales excepcionalmente rico e interesante "
Los cálculos de la teoría funcional de la densidad de Wang revelaron la naturaleza metálica de los defectos de la línea; esto implicaba que, a diferencia de los defectos de aislamiento en el grafeno metálico, tienen un impacto mínimo en las propiedades electrónicas del material a temperatura ambiente. A baja temperatura, el material muestra evidencia de unonda de densidad de carga, un flujo de electrones altamente ordenado.
Los cálculos teóricos también sugirieron diferencias sutiles en la rigidez, la conductividad térmica y las propiedades electroquímicas entre las fases de borofeno, lo que también sugirió que el material se puede ajustar para aplicaciones.
"Los polimorfismos únicos del borofeno se muestran en su totalidad en este estudio", dijo Yakobson. "Esto sugiere una interacción intrigante en la estructura electrónica del material a través de ondas de densidad de carga, lo que puede conducir a una electrónica conmutable tentadora".
"Como un material atómicamente delgado, el borofeno tiene propiedades que deberían ser función del sustrato, los materiales vecinos y la química de la superficie", dijo Hersam. "Esperamos obtener un mayor control sobre sus propiedades a través de la funcionalización química y / o la integración con otrosmateriales en heteroestructuras "
Yakobson y Hersam también fueron coautores de un reciente Nanotecnología de la naturaleza perspectiva sobre "el metal 2D más ligero". En esa pieza, los autores sugirieron que el borofeno puede ser ideal para interconexiones electrónicas flexibles y transparentes, electrodos y pantallas. También podría ser adecuado para dispositivos de interferencia cuántica superconductores y, cuando se apilan, para hidrógenoaplicaciones de almacenamiento y batería.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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