Новое вещество с уникальными свойствами — борофен

Борофен – это второй двумерный материал, состоящий из атомов одного элемента, созданный учеными. Интерес к таким материалам обусловлен их уникальными, в первую очередь – электронными – свойствами. Борофен отличает то, что в наномасштабах он обладает металлическими характеристиками, тогда как бор в обычном, трехмерном, состоянии – не металл, он полупроводник. Но поскольку борофен металл, да еще не толще атома, он рассматривается как перспективный материал для широкого применения  — от электроники до фотовольтаики, — поясняет в сообщении Северо-Западного университета (Northwestern University) руководитель экспериментальной части работы Натан Гайзингер (Nathan Guisinger) из Аргоннской национальной лаборатории (Argonne National Laboratory) при Министерстве энергетики США. Статья о свойствах борофена опубликована в последнем номере журнала Science. Соседствуя в Таблице Менделеева с углеродом, элементом, простые вещества из которого существуют в природе в различных по строению и свойствам формах – от графита до алмаза, бор также многолик. Но есть существенные различия. Если рукотворный графен можно получить отслаиванием одноатомных слоев от графита, с борофеном, то есть монослоем бора, все оказалось не так просто. Проблема в атомной конфигурации бора в наномасштабах, из-за которой монослой этого элемента выглядит гофрированным, а направление «изгиба» материала зависит от того, как соединены атомы бора друг с другом.

Открытие и синтез борофена — это результат компьютерного моделирования, проведенного исследователями из Университета Стони-Брук (Stony Brook University) Сян-Фэн Чжоу (Xiang-Feng Zhou) и недавно получившим почетное звание профессора РАН Артемом Огановым (Artem Oganov), который также сотрудничает с Московским Физтехом и Сколково. Оганов и Чжоу применили усовершенствованный метод симуляции структур, который продемонстрировал образование изгибов гофрированной поверхности. «Иногда экспериментаторы открывают вещество и просят нас установить его структуры, но иногда сначала мы делаем предсказания, которые подтверждаются в эксперименте», — говорит профессор Оганов. Для определения структуры полученного материала применили сочетание сканирующей туннельной микроскопии с рентгенолучевой фотоэлектронной спектроскопией и трансмиссионной электронной микроскопией, полностью подтвердившее компьютерную модель. Собственно борофен, монослой бора, получили напылением атомов бора на подложку из серебра, с которым бор практически не взаимодействует, методом электронно-лучевого испарения.

Источник: http://echo.msk.ru 

Иллюстрация: Shutterstock/vchal