金属基板形状二维硼单层 2017-06-13 08:03:18

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莱斯大学的科学家们已经确定,理论上的二维硼会根据生长过程中使用的底物调整其形态

他们发现铜基板最适合在化学气相沉积炉中生长扁硼

图片来源:Zhuzha Zhang / Rice University莱斯大学理论物理学家的新计算表明,通过定制硼 - 金属相互作用可以指导二维硼的形成

莱斯大学的科学家们从理论上确定了原子厚硼片的性质取决于这些原子落在何处

计算制造一片硼所涉及的原子 - 原子能量,揭示了金属基底 - 二维材料在化学气相沉积(CVD)炉中生长的表面 - 将产生重大影响

理论物理学家Boris Yakobson和他的赖斯同事在之前的研究中发现,CVD可能是制造高导电2-D硼的最佳方法,而金或银可能是最好的基质

但是他们的新计算表明,通过定制硼 - 金属相互作用可以指导二维硼的形成

他们发现铜是石墨烯生长中的常见基质,最好是获得扁平硼,而其他金属则以其独特的方式引导所得材料

Rice团队的成果今天出现在Angewandte Chemie期刊上

“如果你在铜上制造二维硼,你会得到一些不同于你用黄金,银或镍制造的东西,”Rice博士后研究员,该论文的第一作者朱竹华说

“事实上,你会得到与每种基板不同的材料

”在化学气相沉积中,加热的气体在基板上沉积原子,理想情况下它们形成所需的晶格

在石墨烯和氮化硼中,无论衬底如何,原子都沉淀成扁平的六边形阵列

但研究人员发现,硼是第一种已知的二维材料,可根据与基材的相互作用改变其结构

完全平坦的硼将是三角形网格,偶尔有六边形,原子缺失

研究人员对300多种硼金属组合进行了计算

他们发现铜表面的原子图案与二维硼很好地匹配,它们相互作用的强度有助于保持硼平整

他们发现,镍基板几乎可以正常工作

根据莱斯大学的研究人员的说法,二维硼将采用不同的形式,这取决于化学气相沉积生长中使用的基质

图片来源:Zhuzha Zhang / Rice University在黄金和白银上,他们认为微弱的原子相互作用会使硼翘曲

在一个扩展中,他们认为如果硼供应足够高,自然形成的12原子硼二十面体会在铜和镍上组装成相互连接的片

2-D硼的一个剩余缺点是,与石墨烯不同,它仍然难以与其基板分离,这对于应用是必需的

但是,这种强烈的粘合可能会产生副作用

进一步的计算表明,在金或镍上的硼可以与铂作为燃料电池等应用中的析氢反应的催化剂

“在2007年,我们预测了纯硼富勒烯的可能性,”雅各布森说

“七年后,第一个在实验室观察到

这次,随着研究人员对二维材料给予了极大的关注,我希望世界各地的一些实验室能够更快地制造出二维硼

“该论文的共同作者是研究生杨洋和赖斯博士后研究员

高国英Yakobson是Rice的Karl F. Hasselmann材料科学和纳米工程教授以及化学教授

能源部基础能源科学办公室支持这项研究

出版物:Zhuhua Zhang博士等人,“金属基质介导的二维硼单分子层”,Angewandte Chemie International Edition,2015; DOI:10.1002 / anie.201505425资料来源:莱斯大学迈克威廉姆斯