p Seria uma coisa terrível se os laboratórios que se esforçam para cultivar grafeno a partir de átomos de carbono continuassem a produzir diamantes grandes e incômodos. p "Isso seria um problema, limpar os diamantes para que você possa fazer um trabalho de verdade, "disse o físico teórico Boris Yakobson da Rice University, rindo da imagem absurda.

p No entanto, algo assim continua acontecendo com experimentalistas que trabalham para cultivar boro bidimensional. Os átomos de boro têm uma forte preferência por se agrupar em formas tridimensionais em vez de se agrupar em folhas de átomo único intocadas, como o carbono faz quando se transforma em grafeno. E os aglomerados de boro não são tão brilhantes.

p Yakobson e seus colegas do Rice fizeram progresso em direção ao boro 2-D por meio de um trabalho teórico que sugere as maneiras mais práticas de fazer o material e colocá-lo para funcionar. Cálculos anteriores do grupo indicaram que os nascidos em 2-D conduziriam eletricidade melhor do que o grafeno.

p Por meio de cálculos de primeiro princípio da interação de átomos de boro com vários substratos, a equipe descobriu vários caminhos possíveis que os experimentalistas podem seguir em direção ao boro 2-D. Yakobson sente que o trabalho pode apontar o caminho para outros materiais bidimensionais úteis.

p Os resultados da equipe do Rice aparecem esta semana no jornal Angewandte Chemie International Edition . O estudante de pós-graduação do Rice Yuanyue Liu e o cientista pesquisador Evgeni Penev são co-autores do artigo.

p O laboratório de Yakobson relatou pela primeira vez em um Nano Letras papel no ano passado que, ao contrário do grafeno, O boro 2-D enrolado em um nanotubo sempre seria metálico. Também ao contrário do grafeno, o arranjo atômico pode mudar sem mudar a natureza do material. Em vez da classificação constante de hexágonos em uma folha de grafeno perfeita, O boro 2-D consiste em triângulos. Mas o boro pode ter vagas - átomos faltando - sem afetar suas propriedades.

p Essa é a teoria. O problema que permanece é como fazer as coisas.

p "Estamos, possivelmente, tão perto, "Penev disse." Aqui nós concebemos um material que se assemelha ao grafeno, mas é sempre condutivo, não importa a forma que assuma. O que estamos fazendo agora é explorar diferentes possibilidades para conectar nossas teorias com a realidade. "

p O melhor método, eles calcularam, pode ser alimentar boro em uma fornalha com substratos de prata ou ouro em um processo chamado deposição química de vapor, comumente usado para fazer grafeno. O substrato é importante, Penev disse, porque os átomos têm que derramar na superfície e grudar, mas não com muita força.

p "Você tem que ter um substrato que não quer dissolver o boro, "disse ele." Por outro lado, você quer um substrato que não se ligue com muita força. Você deve ser capaz de destacar a camada de boro. "

p Então, como grafeno, essas folhas de boro com espessura de átomo poderiam ser aplicadas a outras superfícies para teste e, em última análise, para uso em aplicativos.

p O estudo também calculou métodos para a criação de folhas por meio da saturação de átomos de boro na superfície de substratos de boreto, e a evaporação de átomos de metal de boretos de metal que deixa apenas os átomos alvo em uma folha.

p "Existem muitos motivos pelos quais o boro pode ser interessante, "disse Liu, o primeiro autor do artigo. “O boro é o vizinho do carbono na tabela periódica, com um elétron a menos, o que pode trazer muitas novas físicas e químicas, especialmente em nanoescala. Por exemplo, O boro 2-D é mais condutor do que o grafeno por causa de sua estrutura eletrônica única e arranjo atômico.

p "Na verdade, comparar (boro) com grafeno é muito útil, ", disse ele." Os métodos de síntese de ponta para o grafeno nos fornecem bons modelos para explorar a síntese de boro 2-D. "

p Yakobson está pensando um passo além do trabalho atual. "Existem muitos grupos, na Rice e em outros lugares, trabalhando em boro 2-D, "disse ele." Para apreciar este trabalho, você tem que recuar e contrastá-lo com o grafeno; em algum sentido, a síntese do grafeno é trivial.

p "Por quê? Porque o grafeno é um material dado por Deus, "ele disse." Ele se forma no mínimo global (energia) para os átomos de carbono - eles vão lá de boa vontade. Mas o boro é uma história diferente. Não tem uma forma plana como mínimo global, o que o torna um problema muito sutil. A novidade neste trabalho é que estamos tentando enganá-lo para construir um motivo bidimensional em vez de três. "

p The search for 2-D materials with varying qualities is hot right now; another new paper from Rice on a hybrid graphene-hexagonal boron nitride shows the need for a 2-D semiconductor to complement the material's conducting and insulating elements.

p Yakobson hopes his study serves as a guideline for practical routes to other novel materials. "Now that there is a growing interest in a variety of 2-D materials, this may be a template, " ele disse.

p Yakobson is Rice's Karl F. Hasselmann Professor of Mechanical Engineering and Materials Science and professor of chemistry.