石墨烯（Graphene）是一种由碳原子组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，现在光学、电学、材料学、微纳加工、能源、生物医学、药物传递、军事国防等领域开始得到越来越广泛的应用。

如石墨烯状的硼烯（borophene），由硼原子薄的2D形式具有各种各样的晶格结构阵列。与石墨烯不同，石墨烯的原子排列在六边形晶格中，而硼烯的原子排列在各种六边形和三角形的混合物中，可以根据材料所需的应用进行微调。

硼烯具有许多理想的特性：包括高机械强度、柔韧性、和声子介导的超导性。像碳基石墨烯一样，这些2D材料具有革新电子学许多方面的潜力。但是，与石墨烯不同，将硼烯应用于实际用途要困难得多。

尽管可以通过简单地剥离石墨层来生产石墨烯，但必须直接在基材上合成硼烯：这是西北大学的马克·赫萨姆（MarkHersam）的研究团队在年首次开发的方法。但硼烯有石墨烯所不具有的局限性：如果从真空室中取出，硼烯会在空气中迅速氧化，从而消除了其导电性。这意味着必须在超高真空条件下处理硼烯材料，从而严重限制了硼烯在实际设备中的集成。

硼烯独特的二维蜂窝状结构赋予其特别的狄拉克锥的能带结构和新奇量子效应。但理论计算表明，由于电子的缺失，自由状态下蜂窝状硼烯不能稳定存在。

为此，该研究团队与阿贡国家实验室纳米材料中心合作，进一步发现，仅为一个硼原子厚度薄薄一层的硼烯，可以通过将其原子与氢结合而生成的氢化硼烯，在空气中的氧化比纯硼片材料的氧化速率慢得多。

以前在实验室外应用硼烯被认为是不可能的，这一研究成果为硼烯的实际应用铺平了道路。该研究结果论文，题为：“通过硼烯的氢化合成硼烯多晶型物”，发表在《科学》杂志上，并作为了杂志的封面文章。

如图所示薄而稳定的硼烯结构：球状显示硼原子中硼原子（蓝色）和氢原子（红色）的排列。

化学功能化

以前，通过添加不同原子进行化学功能化已广泛用于微调电子性能，包括在石墨烯材料产物中添加氢，其中碳原子与氢键合。受此启发，研究团队在超高真空下将硼烯暴露于氢原子中，首次制造出其特征在于硼原子以几种不同方式与氢键合的氢化硼烯薄片。

研究人员结合使用了原子级成像、光谱学、和理论计算方法，来确定其新材料的晶格结构的多样性。总体而言，他们确定了八种独特的键合模式，每种均保留了所需的硼烯特征。研究还表明，通过氢的热脱可以完全逆转过程，从而使硼恢复到其原始的纯态。

研究发现，在空气中，氢化硼烯的氧化速率比硼烯低两个数量级，这表明稳定性更高，这将显着改善实验室外硼烯的实际应用前景，如包括电池、传感器、太阳能电池板、和量子计算机领域等。研究团队预测，“这将是电子领域的潜在革命，甚至可以与石墨烯所带来的以前的科技进步相提并论。”所以，氢化硼烯又被誉为将引领科技的“新材料之王”。

参考：

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkgx/7937.html