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新的研究表明，可以采用一種簡(jiǎn)單的、廉價(jià)方法來(lái)制備這種材料。硼烯與石墨烯中的碳一樣具有相同的六邊形晶格排列，但在每個(gè)六邊形中心還另有一個(gè)硼原子。研究人員采用原位電子學(xué)表征發(fā)現(xiàn)，與理論預(yù)測(cè)一致，納米級(jí)的硼材料是金屬性的，是一種導(dǎo)體，雖然說(shuō)體相的硼是非金屬。

“這種新型2D硼同素異形體的發(fā)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)材料科學(xué)而言具有重大的意義。”該研究負(fù)責(zé)人、美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)家Nathan Guisinger說(shuō)，“這是一個(gè)典型的例子，理論預(yù)測(cè)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)材料發(fā)現(xiàn)。”該項(xiàng)目還與西北大學(xué)材料科學(xué)與工程教授Mark Hersam、俄羅斯莫斯科物理與技術(shù)研究所的ArtemOganov進(jìn)行合作。

有關(guān)2D材料的研究在過(guò)去的十年間因石墨烯而迅速爆發(fā)。這些材料具有獨(dú)特的電子特性，有望用于新型的小型、快速的電子器件。據(jù)預(yù)測(cè)，硼烯具有比石墨烯更高的導(dǎo)電性，因?yàn)槠浔憩F(xiàn)為真正的金屬，這一點(diǎn)與石墨烯完全不同，石墨烯是零帶隙的半導(dǎo)體。這可使硼烯可作為更有效的金屬接觸。

然而，不同于存在于石墨中層狀結(jié)構(gòu)的石墨烯，自然界中硼不以層狀材料存在。研究人員采用化學(xué)氣相沉積方法已經(jīng)制得了硼團(tuán)簇和納米管。但這些技術(shù)需要昂貴的設(shè)備，還需要使用昂貴的有機(jī)前軀體，比如乙硼烷。

為了制得硼的單層片，Guisinger等人在超高真空腔室內(nèi)加熱單晶銀襯底，以此來(lái)生長(zhǎng)硼烯。他們采用電子束蒸發(fā)技術(shù)從450℃至700℃的固體硼棒上蒸發(fā)出硼原子。硼原子自發(fā)的沉積在銀上面，形成2D片。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在最新的《科學(xué)》（Science）期刊上。

研究人員使用掃描隧道光譜來(lái)確定這種材料的各向異性金屬特性。同時(shí)，掃描隧道顯微鏡結(jié)果顯示，這種片層的形成取決于溫度。有的片層光滑，而有的會(huì)有褶皺。計(jì)算結(jié)果表明，褶皺材料沿褶皺脊梁方向的導(dǎo)電性更好。

Hersam說(shuō)，當(dāng)前正在嘗試分離出獨(dú)立的片層。將這種片層轉(zhuǎn)移到絕緣表面，研究人員將可以準(zhǔn)確的測(cè)量其導(dǎo)電率，而不會(huì)受到銀襯底的干擾。

德國(guó)凱澤斯勞滕技術(shù)大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)家Hermann Sachdev說(shuō)，具有高反應(yīng)活性的2D硼的發(fā)現(xiàn)是令人興奮的。這種材料具有一定的強(qiáng)度，除此之外，還具有可調(diào)的電子帶結(jié)構(gòu)，各種性質(zhì)的調(diào)節(jié)范圍很寬。他說(shuō)：“材料學(xué)家可以在許多不同方向上從這種新型材料上獲益。”