Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nitrid boru podobně jako uhlík může mít podle svého uspořádání naprosto rozdílné vlastnosti z hlediska tvrdosti či elektrické vodivosti. Na rozdíl od uhlíku je však o různých modifikacích nitridu boru a jejich reakcích na měnící se teploty a tlaky známo mnohem méně.
Vědci z Riceovy univerzity nyní smíchali šesterečný (hexagonální) nitrid bóru – měkkou odrůdu, „bílý grafit“ – s krychlovou (kubickou) formou – tedy materiálem, který se svou tvrdostí téměř vyrovná diamantu. Ukázalo se, že výsledný nanokompozit interaguje se světlem a teplem nečekaným způsobem, který by mohl být užitečný v mikročipech nové generace, kvantových zařízeních a dalších pokročilých technologických aplikacích.
„Hexagonální nitrid bóru se již široce používá v různých produktech, jako jsou nátěrové hmoty, maziva a kosmetika,“ uvedl Abhijit Biswa z Rice Universitys, který je hlavním autorem studie publikované v Nano Letters. „Je poměrně měkký a je to skvělé mazivo, navíc velmi lehké. Je také levný a velmi stabilní při pokojové teplotě a za atmosférického tlaku. Naproti tomu kubický nitrid bóru je také velmi zajímavý materiál s vlastnostmi, které ho činí velmi slibným pro použití v elektronice. Na rozdíl od hexagonálního nitridu boru je velmi tvrdý – v tomto ohledu se blíží diamantu.“
Kompozit těchto protichůdných materiálů překonal původní materiály v různých funkčních vlastnostech. Ukázalo se, že má nízkou tepelnou vodivost, což znamená, že by mohl sloužit jako tepelně izolační materiál například v elektronice. Tepelné a optické vlastnosti směsného materiálu se velmi liší od průměru obou výchozích modifikací nitridu boru.
„Překvapilo nás, že z malých zrn v nesmíšených výchozích sloučeninách v tomto materiálu kubická zrna nitridu boru rostou, místo aby se zmenšovala,“ říká dále A. Biswa. Zrno = velikost skupiny atomů uspořádaných souvisle v mřížce. Což vlastně vypovídá o tom, která z modifikací nitridu boru je stabilnější. Teorie a experimenty zde přitom údajně dávají odlišné výsledky. Když byl ale kompozit podroben spékání jiskrovým plazmatem, přeměnil se na hexagonální nitrid boru. Navíc hexagonální nitrid boru získaný po této úpravě byl kvalitnější než ten, který byl původně použit pro směs. Celý problém je tedy zřejmě složitější. Dále zůstává pro další výzkum otevřená i otázka, zda technika spékání jiskrovým plazmatem zlepšuje kvalitu hexagonálního nitridu bóru zcela sama o sobě, nebo zda je k dosažení tohoto efektu potřeba kompozit.
Abhijit Biswas et al, Phase Stability of Hexagonal/Cubic Boron Nitride Nanocomposites, Nano Letters (2023). DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01537
Zdroj: Rice University / Phys.org, přeloženo/zkráceno
