p (Phys.org) - A National Nanotechnology Initiative define nanotecnologia como o entendimento e controle da matéria em nanoescala, em dimensões de aproximadamente 1 e 100 nanômetros, onde fenômenos únicos permitem novas aplicações. A nanotecnologia está conquistando o mundo, revolucionando os materiais e dispositivos usados ​​em muitas aplicações e produtos. É por isso que uma descoberta anunciada por Xiang-Feng Zhou e Artem R. Oganov, Grupo de Cristalografia Teórica do Departamento de Geociências, são tão significativos. p O papel, "Alótropo de boro bidimensional semimetálico com férmions Dirac sem massa, "foi publicado em 27 de fevereiro em Cartas de revisão física . O autor principal é o pós-doutorado de Oganov em Stony Brook, Xiang-Feng Zhou, que também é professor associado da Universidade Nankai em Tianjin, China.

p "O boro é, em muitos aspectos, um análogo do carbono, "Xiang-Feng diz." Suas nanoestruturas - nanopartículas, nanotubos, e estruturas bidimensionais - têm atraído muito interesse na esperança de se replicar, ou mesmo superando, as propriedades únicas e a diversidade das nanoestruturas de carbono. Descobrimos a estrutura de cristais de boro bidimensionais, que é relevante para aplicações eletrônicas e para a compreensão das nanoestruturas de boro. Nossas descobertas derrubam as suposições e previsões de vários estudos anteriores. "

p Trabalhos anteriores concluíram que o boro bidimensional adotará a geometria de folhas alfa planas (estruturas compostas por padrões de átomos triangulares e hexagonais) ou seus análogos. Essas descobertas foram usadas para construir nanotubos e nanopartículas de boro com propriedades únicas, tais como alta resistência mecânica e condutividade eletrônica ajustável.

p "Descobrimos que a folha alfa é extremamente instável; isso lança dúvidas sobre os modelos anteriores de nanoestruturas de boro, "Oganov diz." Em particular, descobrimos que as estruturas planas de monocamada de boro são extremamente instáveis, e as estruturas reais têm espessura finita. Este resultado provavelmente levará a uma revisão dos modelos estruturais de nanopartículas e nanotubos de boro. Em particular, é possível que oco, estruturas semelhantes ao fulereno serão instáveis ​​para o boro. "

p Oganov diz que a recém-descoberta estrutura bidimensional de boro possui propriedades superiores às do grafeno. "Dentro da estrutura de boro 2D, elétrons viajam a velocidades comparáveis ​​à velocidade da luz, e se comportam como se não tivessem massa; em algumas direções, os elétrons viajam mais rápido do que no grafeno. Isso pode ser muito vantajoso para futuros dispositivos eletrônicos. "

p Embora a velocidade não dependa da direção no grafeno, a nova estrutura de boro exibe dependência direcional. Na direção mais lenta, as eleições são 38% mais lentas em boro do que em grafeno. Mas na direção perpendicular, as eleições viajam 34% mais rápido no boro. Esta é uma propriedade que pode ser valiosa para aplicações eletrônicas.

p As descobertas foram possíveis pelo código de previsão de estrutura USPEX (Universal Structure Predictor:Evolutionary Xrystallography) que foi desenvolvido por Oganov e seu laboratório. USPEX casa com um poderoso, algoritmo de otimização global com mecânica quântica e é usado por mais de 1600 cientistas em todo o mundo.

p Em seguida, os pesquisadores planejam explorar a estrutura das nanopartículas de boro; eles acreditam que as conclusões anteriores na área terão que ser reavaliadas. Como toda investigação científica sólida, Xiang-Feng diz, "Este trabalho levanta mais questões do que respostas. Como preparamos experimentalmente as estruturas bidimensionais do boro, dada a alta reatividade química do elemento? Embora os modelos estruturais anteriores estivessem incorretos, como isso afeta as estruturas de nanopartículas e nanotubos de boro, e suas propriedades eletrônicas? Esta pesquisa prepara o terreno para uma nova onda de investigações na física e química de materiais à base de boro e confirma o poder do método USPEX. "