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在六方氮化硼上生长的硼酚

信息来源:本站 | 发布日期: 2021-11-19 09:10:22 | 浏览量:8452

摘要:

莱斯大学材料科学家的一项研究表明,以一种容易从基质中分离出来的方式生长硼烯(2d硼)是有可能的。他们计算出在六方氮化硼上生长的硼酚可以使硼酚沿着基片中台阶的边缘成核。图片来源:Ksenia Bets/Rice大学如果莱斯大学研究人员的一种新方法能够付诸实践,硼酚可能会让材…

莱斯大学材料科学家的一项研究表明,以一种容易从基质中分离出来的方式生长硼烯(2d硼)是有可能的。他们计算出在六方氮化硼上生长的硼酚可以使硼酚沿着基片中台阶的边缘成核。图片来源:Ksenia Bets/Rice大学
如果莱斯大学研究人员的一种新方法能够付诸实践,硼酚可能会让材料科学家们感到兴奋,并开始实现他们的雄心壮志。
莱斯大学乔治·r·布朗工程学院的材料理论家Boris Yakobson和他的团队提出了一种合成硼酚的方法,硼的二维版本,在某种程度上更容易释放或操纵。
根据该小组发表在美国化学学会期刊《ACS Nano》上的论文,这将涉及在六方氮化硼(hBN)——一种绝缘体——上生长这种奇异材料,而不是通常用于分子束外延(MBE)的更传统的金属表面。
较弱的范德华力之间的增长硼酚和相对惰性的化学六氮化硼,将使它更容易从基片上去除材料用于应用。它也将允许更简单的直接评估硼酚(而不是将它从衬底上提出来)的电浆子和光子特性,也就是说,光处理特性,因为没有金属衬底的干扰。这也将有助于对其电子特性的实验,这可能会对那些研究超导的人产生兴趣。
Yakobson团队,包括第一作者和研究生ruqiyuan和共同作者Luqing Wang, Rice校友,和研究科学家Ksenia Bets,计算了硼酚和hBN的原子级能量。他们发现,阶梯式和平台式的hBN衬底促进了硼原子在MBE室中的漂浮,形成核生长。
因为hBN和石墨烯一样,有鸡丝状的六角形晶格,它的原子排列也允许在其表面形成新的晶体的边缘外延生长。在外延过程中,新材料的生长在一定程度上由下面的晶格决定。在这种情况下,增长反而发生在高原上升的一侧。
特别地,精确的从头计算表明,硼原子对hBN台阶及其锯齿形边具有“高亲和力”,绕过衬底上任何其他位置的成核势垒。这使得晶体的生长开始在一个坚实的基础上。
“表面上的台阶是一维实体,硼对台阶的亲和性使得一维成核成为可能,这是众所周知的,没有热力学障碍,”Bets说。“这是一种破冰船,因为成核几乎没有障碍,然后延伸到所需的2D硼烯。”
阮注意到,在从物理化学的角度审视这个想法之后,困难的部分开始了。“最费力的部分是以最高的精度呈现所有的量化值和参数,”他说。“对于我们的大型结构,这涉及到使用相当昂贵和耗时的计算方法。”
这种生长机制表明,研究人员还可以考虑将石墨烯作为基质。他们的计算表明,石墨烯固有的晶格能将硼原子或二聚体困在表面,并阻止它们成核成硼烯。
雅克布森在预测硼原子的作用方面有着坚实的基础,然后观察实验室成功地接受了这个挑战。他希望最新的理论也能如此。
他说:“这个过程看起来非常合乎逻辑,而且这种方法似乎令人信服,我们确实希望全世界的实验人员能尝试一下,就像我们早些时候提出的在金属上合成的主张那样。”“我们很乐观,但也在祈祷。在实验室里,意外发现通常意味着一个愉快的结果,但也可能是一个惊喜,可能是一个意想不到的障碍。”
雅可布森是卡尔·f·哈塞尔曼材料科学和纳米工程教授,也是莱斯大学的化学教授。

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