Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nitrid boru ve 2D podobě má vlastnosti podobně zajímavé jako grafen, dosud je ale problém tento materiál vyrábět ve větším měřítku. Nová technika to má umožnit; využívá bleskové ohřívání Jouleovým teplem a vedle nitridu boru by takto měl jít vytvářet i další příbuzný a dosud málo prozkoumaný materiál, nitrid boru a uhlíku. Jak uvádí James Tour z Riceovy univerzity, obsah uhlíku v materiálu navíc může být volitelný. Takto získané 2D vločky lze podle provedených experimentů použít s výhodou např. jako antikorozní povlaky.
Obecně proces bleskového Jouleova ohřevu vyvinutý na Rice vytváří turbostratické materiály (poznámka: pro dohledávání podrobností zde nejlépe zvolit „turbostratický uhlík“; tubrostratické materiály mají obecně ve struktuře defekty/nepravidelnosti, jsou jako desky špatně naskládané přes sebe, které lze díky tomu snadno oddělit) se slabými interakcemi mezi vrstvami, což usnadňuje jejich separaci. Celý postup by se proto mohl uplatnit i pro výrobu dalších 2D materiálů. Spočívá v tom, že se vstupním materiály vloží mezi dvě elektrody v trubici a vyšle se přes ně rychlý elektrický proud. V případě grafenu lze vyjít z prakticky čehokoliv, co obsahuje uhlík. V rámci nového výzkumu byl vstupním materiálem BH3NH3 (amoniak-boran, borazan, pevná látka o níž se někdy uvažuje v souvislosti se skladováním vodíku). Měla-li výsledná látka obsahovat uhlík, přidaly se dále saze, a to v různém poměru. První krátké zahřátí napětím 200 V spálilo cizorodé příměsi, druhé (150 V) pak proces dokončilo. Oba pulzy dohromady trvaly méně než sekundu.
Oproti běžnému nitridu boru byl takto získaný materiál také lépe rozpustný; výše zmíněné antikorozní povlaky se získaly sadou reakcí, které začaly rozpuštěním látky v polyvinylalkoholu. Když se pak nitrid boru nanášel na měděnou fólii, dokázat ji účinně chránit i před oxidací kyselinou sírovou. Autoři výzkumu dále uvažují, že v průběhu procesu by se namísto uhlíku mohlo přidávat i železo nebo wolfram a získat tak upravený nitrid boru s odlišnými vlastnostmi.
Nitrid boru v podobně normálního „objemového“ materiálu je měkký, takže se často používá jako mazivo a přísada do kosmetiky. Přidává se také do keramických a kovových materiálů, aby se zlepšila jejich schopnost odolávat vysokým teplotám.
Nitrid boru v podobě krystalu a turbostratický nitrid bóru, z něhož lze snadno připravit 2D forma. Credit: Tour Group, Rice University.
Weiyin Chen et al, Turbostratic Boron‐Carbon‐Nitrogen and Boron‐Nitride by Flash Joule Heating, Advanced Materials (2022). DOI: 10.1002/adma.202202666
Zdroj: Rice University / Phys.org a další
