Sciencemag.cz
Doporučujeme
Borofen, tedy 2D varianta bóru, má obvykle mřížku složenou z trojúhelníků; respektive jde o šestiúuhelník s jedním atomem uprostřed. Oproti grafenu je borofen ale mnohem flexibilnější a liší se i v řadě dalších ohledů – tak například bór není normálně složen z vrstev, takže borofen nelze připravit odlupováním (izolepou apod.); není to 2D verze něčeho, co by se vyskytovalo v přírodě.
Boris Yakobson (Rice University), Mark Hersam (Northwestern University) a jejich kolegové nyní v Nature Materials publikovali studii o různých formách borofenu. Konkrétně připravili modifikace, kdy uprostřed některých šestiúhelníků zůstává namísto atomu boru prázdné místo, a to nikoliv náhodně jako kaz, ale pravidelně. Jedna ze studovaných struktur měla 1 díru („čistý šestiúhelník“) na 5 trojúhelníků, další fáze měla díru na 6 trojúhelníků. Obě tyto modifikace se dají připravit na stříbrném substrátu při 440-470 ºC.
Další atomy kupodivu kopírují již jednou vytvořenou strukturu pravidelně. Zajímavé je, co se stane, necháme-li obě modifikace růst vedle sebe a potkat se. Zde vznikne velmi exotická forma borofenu s geometrií 4/21 či 7/36 (šestiúhelníků na trojúhelníky), ovšem stále pravidelná, dobře vodivá a s kovovými vlastnostmi. Naopak u grafenu, pokud vedle něj dáme jinou formu uhlíku, zavládne na rozhraní chaos a objeví se domény s vlastnostmi izolantu („kapsami“, kde se proudící elektrony zachycují). Autoři výzkumu uvádějí, že borofen je prostě mezi 2D materiály unikátní a má velmi zajímavé geometrické vlastnosti, obrovský polymorfismus. Jednotlivé fáze na rozhraní by se zřejmě daly připravit i samy o sobě.
A navíc, i když ve všech případech byl materiál vodivý a „kovový“, nějak se různé mřížky určitě lišit budou, takže pro různé případy nasazení se nabízejí obrovské možnosti ladění na míru. Jako možné využití borofenu se uvádějí elektrody baterií, systémy pro skladování vodíku, ohebné displeje nebo i supravodiče („supravodivá kvantová interferenční zařízení“).
Na popsaném výzkumu je zajímavé nejen to, že materiály umíme takto přesně vytvářet prakticky atom po atomu, ale také pomocí ultracitlivých zobrazovacích technik zjistit, co jsme vlastně sestavili.
Zdroj: Phys.org
Xiaolong Liu et al, Intermixing and periodic self-assembly of borophene line defects, Nature Materials (2018). DOI: 10.1038/s41563-018-0134-1
