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有价值的2D材料，脱臼，在银中自由生长到原子的“皮肤”中

时间：2022-03-09 11:25:06 来源：

插图显示了边缘在硼脂鳞片的角落。由赖斯大学领导的材料科学家预测，硼烯的形状，硼的2D异形素，可以控制。(

博罗肾上腺素有一个近乎完美的伴侣，可以帮助时尚的二维材料生长到闻名遐on的长度。

一种有序的银原子的晶格使得可以加速原始硼烯烯的生长，硼的原子厚同质渗透量可以通过分子束外延（MBE）通过合成来形成。

通过使用银基质并通过仔细操纵温度和沉积速率，科学家们发现它们可以种植细长的六角形薄膜。他们建议使用适当的金属基材可以促进超薄窄硼烯丝带的生长。

南京航空航天大学的研究人员公布的新工作是南京航空航天大学和argonne国家实验室的推进，并有助于简化导电材料的制造，这表明可穿戴和透明电子设备，等离子体传感器和储能。

这一潜力促进了一项努力使其更容易成长，由米材料科学家鲍里斯·雅库森（Boris Yakobson）是一个预测可以合成硼烯烯的理论家。他和合作者在西北部和领导作者张皇家庄子张某，南京的大米校友和现在教授，现在通过理论和实验证明了大规模的，高质量的硼烯样品不仅可能，而且还允许定性理解他们的成长模式。

与在石墨烯和六边形氮化硼中发现的重复原子晶格不同，硼烯含有常规，编织的“空位”阵列，缺少三角形之间的六边形孔的原子。这不仅影响了材料的电子特性，而且影响新的原子在形成时如何加入薄片。

Yakobson Lab的计算表明，边缘能量 - 沿着2D材料边缘的稳定性的原子稳定于内部的边缘 - 显着低于石墨烯和氮化物中的原子，并且可以操纵条件以调整边缘以进行最佳生长丝带。

初始计算显示平衡中的硼烯应该形成矩形，但实验证明了。

混杂因素在剥落的边缘中，迫使空位，出现在曲折和扶手椅配置的变化中。原子逐一地沉淀到边缘上出现的“扭结”，但由于扶手椅更加积极稳定并对原子呈现更高的屏障，他们更喜欢加入曲折。而不是在所有方向上延伸薄片，原子是选择性地，它们沉降并伸长结构。

赖斯大学材料科学家的模型及其同事建议一种控制有价值的二维硼烯植物的生长的方法。该模型预测了具有不同纵横比的2D硼薄片的各种可能的形状，包括薄带。(

“在原子规模上，边缘不采取行动，好像你用一把剪刀剪掉格子，”雅库森说。“您创建与邻居重新连接的悬空债券，边缘原子适应略微不同，重建配置。

“所以形状的起源不得躺在均衡中，”他说。“它们是由生长的动力学引起的，侧边缘的速度快或慢。机会，我们开发了一个用于石墨烯的理论框架，这是一个适用于其他2D材料，包括硼的纳米反应器模型。“

控制原子流量以及温度使研究人员能够更简单地控制硼烯烯的合成方式。

“银色（111）为硼原子提供着陆，然后沿着表面漫射，以找到生长硼酚薄片的边缘，”张说。“到达时，硼原子被银抬起在边缘上，但这种升力的困难程度取决于边缘的方向。结果，一对相对的曲折边缘生长得非常缓慢，而所有其他边缘生长非常快，则表现为硼片的伸长率。“

研究人员表示，生长硼烯丝带的能力使其能够用作纳米电子设备的原子宽导线。

“迄今为止，基于石墨烯的电子产品大多依赖于带状的积木，”Yakobson说。“具有高导电性的金属硼丝带将是电路中的互连自然匹配。”

本文的共同作者是西龙刘西北，氩气纳米级材料中心的纳森指示器，阿隆诺和西北的安德鲁·曼尼克斯，以及南京和米的志利胡。Yakobson是Memical Science和纳米工程教授的Karl F. Hasselmann教授，以及米饭的化学教授。Hersam是沃尔特P.墨菲材料科学与工程教授Atnorthwestern。

中国天然科学基金，国家重点实验室的力学与机械结构控制，能源部，海军研究办公室和国家科学基金会支持该研究。

参考：“银色边缘近均衡”由朱华张，安德鲁J. Mannix，小龙刘，刘虎，Nathan P. Guigener，Mark C. Hersam和Boris I. Yakobson，2019年9月27日，科学推进.DOI：
10.1126 / sciadv.aax0246


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