Ученые Брауновского университета (США) показали экспериментальным путем, что можно получить модификацию бора наподобие графена.
Со времен открытия графена, который значительно прочнее стали и проводит электричество лучше меди, исследователи задавались вопросом, можно ли создать такую же модификацию соседнего по периодической системе с углеродом бора. В теории это казалось возможным, только расположение атомов бора должно быть определено конкретно.
Бор имеет на один электрон меньше и поэтому не может выстраиваться в кристаллическую решетку типа «пчелиные соты», как углерод. Для одноатомного слоя кристаллическая решетка должна иметь треугольную форму с шестиугольными пустотами. Группа ученых под руководством Лай-Шен Вана впервые продемонстрировала, что подобная структура возможна.
Исследователи показали, что кластер из 36 атомов бора (В36) может образовать симметричный диск толщиной в один атом с пустотой правильной шестиугольной формы посредине. В36 может стать основой для материала, который ученые назвали бор(о)фен. Ван отметил, что у них пока есть только основа и материал не получен, однако исследование показывает, что эта работа – больше, чем вычисления.
В ходе исследования использовались лабораторные эксперименты и компьютерное моделирование. Свойства кластеров бора изучались с помощью фотоэлектронной спектроскопии. В результате выяснилось, что В36 отличается от других кластеров чрезвычайно низкой энергией связывания электронов. При этом спектральная форма кластера свидетельствовала о том, что он имеет симметричную структуру.
Чтобы определить, как именно может выглядеть структура, было проведено моделирование на суперкомпьютере. Исследователи проанализировали более 3000 структур, в которые могут организоваться эти 36 атомов. В результате и был сделан вывод, что стабильной будет структура, представленная на изображении.
Предполагается, что борофен будет почти таким же прочным, как графен (связь бор-бор лишь немногим менее прочная, чем углерод-углерод). Кроме того, его проводимость может оказаться выше – вещество, вероятно, будет металлом, в то время как графен – полуметалл.
Источник: iscience.ru
