Открыта уникальная особенность еще несуществующего 2D-материала. ФОТО

Физики-теоретики из Университета Райса (штат Техас) в своих более ранних работах показали, что химическое осаждение из газовой фазы, по-видимому, лучший путь синтеза двумерного бора, а золото или серебро — оптимальные материалы для подложки. Но их последние расчеты свидетельствуют, что на формирование 2D-бора могут оказывать влияние связи между атомами бора и металлической подложки.

В частности, установлено, что медь — стандартная основа для синтеза графена — лучше всего подходит для получения плоского бора, а золото, серебро или никель видоизменяют его каждый своим, уникальным образом. «Фактически, вы получаете разные материалы с каждой из этих подложек», — комментирует Чжухуа Чжан (Zhuhua Zhang), главный автор статьи, освещающей итоги данной работы в недавнем выпуске Angewandte Chemie.

При химическом осаждении из газовой фазы, атомы из нагретого пара переходят на подложку, формируя там нужную решетку. У графена или нитрида бора атомы образуют плоскую гексагональную структуру независимо от типа основы. Бор, как подчеркивают исследователи из Хьюстона, это первый известный 2D-материал, структуру которого определяет взаимодействие с подложкой.

Плоский бор образует треугольную решетку с вкраплениями шестиугольников там, где отсутствуют атомы. Ученые выполнили расчеты для более трех сотен комбинаций бора с разными металлами. Никель подобно меди, сильно воздействует на атомы бора, способствуя их укладыванию в идеальную плоскую структуру. У золота и серебра слабость межатомных связей позволяет двумерной решетке «вспучиваться».

К недостаткам 2D-бора относят то, что, в отличие от графена, его очень трудно отделить от подложки, что необходимо для многих приложений. Однако этот недостаток может оборачиваться достоинством: вычисления дают основания полагать, что бор на золоте или никеле может заменить платину в качестве катализатора реакций выделения водорода, например, в топливных элементах.

Тем не менее, пока двумерный бор существует только в умах теоретиков. «В 2007 г. мы предсказали возможность фуллеренов чистого бора, — рассказывает Борис Якобсон (Boris Yakobson) из Райса. — Семью годами позже первые из них были получены в лаборатории. На этот раз, учитывая огромное внимание исследователей во всем мире к 2D-материалам, я надеюсь, что в какой-нибудь из лабораторий 2D-бор будет синтезирован гораздо быстрее».

ko.com.ua