Cientistas da Rice University determinaram que o boro bidimensional ainda teórico ajustaria sua forma dependendo do substrato usado no processo de crescimento. Eles descobriram que um substrato de cobre seria o melhor para o cultivo de boro plano em um forno de deposição de vapor químico. Crédito:Zhuzha Zhang / Rice University
Os cientistas da Rice University determinaram teoricamente que as propriedades das camadas de boro com a espessura de um átomo dependem de onde esses átomos pousam.
O cálculo das energias átomo por átomo envolvidas na criação de uma folha de boro revelou que o substrato de metal - a superfície sobre a qual os materiais bidimensionais são cultivados em um forno de deposição de vapor químico (CVD) - faria toda a diferença.
O físico teórico Boris Yakobson e seus colegas de Rice descobriram em trabalhos anteriores que o CVD é provavelmente a melhor maneira de fazer boro 2-D altamente condutor e que ouro ou prata podem ser os melhores substratos.
Mas seus novos cálculos mostram que pode ser possível guiar a formação do boro 2-D ajustando as interações metal-boro. Eles descobriram que o cobre, um substrato comum no crescimento do grafeno, pode ser melhor obter boro plano, enquanto outros metais guiariam o material resultante em seus caminhos exclusivos.
Os resultados da equipe do Rice aparecem hoje no jornal Angewandte Chemie .
"Se você fizer boro 2-D no cobre, você consegue algo diferente do que se você fizesse em ouro, prata ou níquel, "disse Zhuhua Zhang, um pesquisador de pós-doutorado de Rice e autor principal do artigo. "Na verdade, você obteria um material diferente com cada um desses substratos. "
O boro bidimensional assumiria formas diferentes, dependendo do substrato usado no crescimento de deposição de vapor químico, de acordo com pesquisadores da Rice University. Crédito:Zhuzha Zhang / Rice University
Na deposição de vapor químico, gases aquecidos depositam átomos no substrato, onde idealmente formam uma rede desejada. Em grafeno e nitreto de boro, os átomos se acomodam em arranjos hexagonais planos, independentemente do substrato. Mas boro, os pesquisadores descobriram, é o primeiro material 2-D conhecido que varia sua estrutura com base nas interações com o substrato.
O boro perfeitamente plano seria uma grade de triângulos com hexágonos ocasionais onde faltam átomos. Os pesquisadores fizeram cálculos em mais de 300 combinações de boro-metal. Eles descobriram que o padrão dos átomos em uma superfície de cobre combina perfeitamente com o boro 2-D e a força de suas interações ajudaria a manter o boro plano. Um substrato de níquel funcionaria quase tão bem, eles encontraram.
Em ouro e prata, eles determinaram que as interações atômicas fracas permitiriam ao boro curvar-se. Em uma extensão, eles teorizaram que formando naturalmente, Os icosaedros de 12 átomos de boro se agrupariam em folhas interconectadas de cobre e níquel, se o suprimento de boro fosse alto o suficiente.
Uma desvantagem remanescente para o boro 2-D é que, ao contrário do grafeno, permanecerá difícil de separar de seu substrato, que é necessário para uso em aplicativos.
Mas essa forte adesão pode ter um benefício colateral. Outros cálculos sugeriram que o boro no ouro ou níquel pode rivalizar com a platina como um catalisador para as reações de evolução do hidrogênio em aplicações como células a combustível.
“Em 2007 previmos a possibilidade de fulerenos de boro puros, "Yakobson disse." Sete anos depois, o primeiro foi observado em um laboratório. Desta vez, com a enorme atenção que os pesquisadores estão dando aos materiais 2-D, Espero que algum laboratório em todo o mundo produza boro 2-D muito mais cedo. "
