RMF 24: Słyszałeś o grafenie? Poznaj borofen
Powiększa się rodzina dwuwymiarowych materiałów, składających się z pojedynczej warstwy atomów. Wszyscy wiedzą już, co to jest grafen, teraz naukowcy z Argonne National Laboratory, Northwestern University i Stony Brook University po raz pierwszy zdołali otrzymać pojedynczą warstwę atomów boru, którą nazwali borofenem. O jej niezwykłych właściwościach pisze w najnowszym numerze czasopismo "Science".
Naukowcy od dawna interesują się niezwykłymi, szczególnie elektrycznymi właściwościami dwuwymiarowych materiałów. Borofen jest o tyle interesujący, że w nanoskali wykazuje wiele cech metalu, podczas, gdy w normalnej postaci jest półprzewodnikiem. Właśnie te metaliczne cechy borofenu dają nadzieje na możliwość szerokiego stosowania tego materiału do produkcji elementów elektronicznych, choćby ogniw fotowoltaicznych.
Bor, podobnie jak sąsiadujący z nim w tablicy Mendelejewa węgiel, może występować w stanie stałym w różnych postaciach. O ile jednak w przypadku węgla, jedna z nich - grafit składa się z nałożonych na siebie dwuwymiarowych warstw, w przypadku boru, takiej postaci mnie ma. Nie da się więc tworzyć borofenu w taki sam sposób, jak grafenu, przez ściąganie kolejnych warstw grafitu.
"Borofen jest szczególnie interesujący, bo znacząco różni się od innych, badanych wcześniej materiałów dwuwymiarowych" - mówi szef zespołu badawczego Nathan Guisinger z Argonne National Laboratory. "A ponieważ nie występuje w naturze, trzeba stworzyć metodę jego syntezy w laboratorium" - zauważa. "To zupełnie nowy materiał o ekscytujących własnościach, który dopiero zaczynamy badać" - dodaje pierwszy autor pracy, Andrew Mannix z Northwestern.
O ile pozostałe znane dwuwymiarowe materiały zbudowane są z rzeczywiście płasko ułożonych materiałów, borofen jest inny, bardziej pofałdowany, co sprawia, że zarówno jego mechaniczne jak i elektryczne własności, choćby przewodnictwo są silnie anizotropowe, czyli zależne od kierunku. To rzadka cecha takich materiałów, dająca szanse na interesujące zastosowania. Tym bardziej, że materiał ma też wyjątkowo wysoką wytrzymałość na rozciąganie.
Na razie pewnym ograniczeniem jest fakt, że naukowcom udało się tworzyć warstwę atomów boru na podłożu srebra, nie umieją jeszcze budować jej w stanie wolnym. Już to jednak pozwala badać własności borofenu i wiele sobie po nim obiecywać. Są miedzy innymi szanse, że w odpowiednich warunkach materiał ten może być nadprzewodnikiem.
