Los científicos de la Universidad de Rice han determinado teóricamente que las propiedades de las láminas de boro de espesor de átomo dependen de dónde aterrizan esos átomos.
El cálculo de las energías de átomo por átomo involucradas en la creación de una lámina de boro reveló que el sustrato de metal, la superficie sobre la cual crecen los materiales bidimensionales en un horno de deposición química de vapor CVD, produciría todo eldiferencia.
El físico teórico Boris Yakobson y sus colegas de Rice descubrieron en un trabajo anterior que la CVD es probablemente la mejor manera de hacer boro 2-D altamente conductivo y que el oro o la plata podrían ser los mejores sustratos.
Pero sus nuevos cálculos muestran que puede ser posible guiar la formación de boro en 2-D al adaptar las interacciones de boro-metal. Descubrieron que el cobre, un sustrato común en el crecimiento del grafeno, podría ser mejor para obtener boro plano, mientras que otros metalesguiaría el material resultante en sus formas únicas.
Los resultados del equipo de Rice aparecen en el diario Angewandte Chemie .
"Si elaboras boro en 2-D sobre cobre, obtienes algo diferente que si lo hicieras en oro, plata o níquel", dijo Zhuhua Zhang, investigador postdoctoral de Rice y autor principal del artículo. "De hecho, túobtendría un material diferente con cada uno de esos sustratos "
En la deposición química de vapor, los gases calentados depositan átomos en el sustrato, donde idealmente forman una red deseada. En el grafeno y el nitruro de boro, los átomos se depositan en matrices hexagonales planas independientemente del sustrato. Pero el boro, según los investigadores, es el primeromaterial 2D conocido que variaría su estructura en función de las interacciones con el sustrato.
El boro perfectamente plano sería una cuadrícula de triángulos con hexágonos ocasionales donde faltan átomos. Los investigadores realizaron cálculos en más de 300 combinaciones de boro y metal. Descubrieron que el patrón de átomos en una superficie de cobre coincide muy bien con el boro 2-Dy la fuerza de sus interacciones ayudaría a mantener el boro plano. Descubrieron que un sustrato de níquel funcionaría casi tan bien.
En oro y plata, determinaron que las interacciones atómicas débiles permitirían que el boro se doblara. En una extensión, teorizaron que los icosaedros de boro de 12 átomos que se forman naturalmente se ensamblarían en láminas interconectadas de cobre y níquel, si el suministro de boro fuerasuficientemente alto.
Una desventaja restante del boro 2-D es que, a diferencia del grafeno, seguirá siendo difícil separarlo de su sustrato, que es necesario para su uso en aplicaciones.
Pero esa fuerte adhesión puede tener un beneficio secundario. Cálculos adicionales sugirieron que el boro en oro o níquel puede rivalizar con el platino como catalizador de reacciones de evolución de hidrógeno en aplicaciones como las pilas de combustible.
"En 2007 predijimos la posibilidad de borle fullerenos puros", dijo Yakobson. "Siete años después, se observó el primero en un laboratorio. Esta vez, con la enorme atención que los investigadores están prestando a los materiales bidimensionales, yo 'Espero que algún laboratorio de todo el mundo produzca boro 2-D mucho antes "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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