p Pela primeira vez, Os engenheiros da Northwestern University criaram uma camada dupla de borofeno atomicamente plano, um feito que desafia a tendência natural do boro de formar aglomerados não planos além do limite da camada atômica única. p Embora conhecido por suas propriedades eletrônicas promissoras, borofeno - uma folha de boro com camada de átomo único - é um desafio para sintetizar. Ao contrário de seu grafeno material bidimensional analógico, que pode ser removido da camada de grafite inatamente usando algo tão simples como fita adesiva, o borofeno não pode ser simplesmente removido do boro a granel. Em vez de, borofeno deve ser cultivado diretamente em um substrato.

p E se crescer uma camada era difícil, o cultivo de múltiplas camadas de borofeno atomicamente plano parecia impossível. Como o boro a granel não é acamado como o grafite, o crescimento do boro além das camadas atômicas simples leva a um agrupamento em vez de filmes planos.

p "Quando você tenta crescer uma camada mais espessa, o boro quer adotar sua estrutura em massa, "disse Mark C. Hersam da Northwestern, co-autor sênior do estudo. "Em vez de permanecer atomicamente plano, filmes mais espessos de boro formam partículas e aglomerados. O segredo era encontrar condições de crescimento que impedissem a formação dos aglomerados. Até agora, não pensamos que você pudesse ir além de uma camada. Agora nos movemos para um território inexplorado entre a camada atômica única e a massa, resultando em um novo playground para descobertas. "

p A pesquisa será publicada no dia 26 de agosto na revista Materiais da Natureza .

p Hersam é o professor Walter P. Murphy de Ciência e Engenharia de Materiais na Escola de Engenharia McCormick e diretor do Centro de Ciência e Engenharia de Pesquisa de Materiais. Ele também é membro do Instituto Internacional de Nanotecnologia da Northwestern e do Simpson Querrey Institute. Hersam co-liderou o trabalho com Boris Yakobson, a Cátedra Karl F. Hasselmann em Engenharia na Rice University.

p Cinco anos atrás, Hersam e seus colaboradores criaram o borofeno pela primeira vez. Mais forte, mais leve e mais flexível que o grafeno, borofeno tem o potencial de revolucionar as baterias, eletrônicos, sensores, células solares e computação quântica. Embora a pesquisa teórica previsse que uma camada dupla de borofeno era possível, muitos pesquisadores, incluindo Hersam, não estavam convencidos.

p “É um desafio fazer um novo material, mesmo quando o trabalho teórico prevê sua existência, "Hersam disse." A teoria raramente diz a você as condições sintéticas necessárias para alcançar essa nova estrutura. "

p A chave para as condições corretas, A equipe de Hersam descobriu, foi o substrato usado para o cultivo do material. No estudo, Hersam e seus colegas cultivaram borofeno em um apartamento, substrato de prata. Quando exposto a temperaturas muito altas, a prata se amontoou para formar excepcionalmente plana, grandes terraços entre grupos de degraus em escala atômica.

p "Quando cultivamos borofeno nessas grandes, terraços planos, vimos uma segunda camada se formando, "Hersam disse." Seguindo aquela observação fortuita, focamos intencionalmente nosso esforço nessa direção. Não estávamos procurando pela segunda camada quando a encontramos. Muitas descobertas de materiais ocorrem desta maneira, mas você tem que perceber a oportunidade quando se depara com algo inesperado. "

p O material de camada dupla manteve todas as propriedades eletrônicas desejáveis ​​do borofeno, ao mesmo tempo em que oferece novas vantagens. Por exemplo, o material compreende duas folhas de espessura de camada atômica unidas com espaço entre elas, que pode ser usado para armazenamento de energia ou produtos químicos.

p "Houve previsões teóricas de que o borofeno de bicamada é um material promissor para baterias, "Hersam disse." Ter espaço entre as camadas fornece um lugar para manter os íons de lítio. "

p A equipe de Hersam espera que outros pesquisadores agora se inspirem a continuar a cultivar camadas ainda mais espessas de borofeno ou a criar camadas duplas com diferentes geometrias atômicas.

p "Diamantes, grafite, grafeno e nanotubos de carbono são todos baseados em um elemento (carbono) com geometrias diferentes, "Hersam disse." O boro parece ser tão rico em suas possibilidades, se não mais, do que o carbono. Acreditamos que ainda estamos nos primeiros capítulos da saga bidimensional do boro. "