作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2021/4/13 11:15:39
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新型二维材料仅两个原子厚但比钢坚固
有望用于纳电子学和量子信息技术领域

 

科技日报北京4月12日电 (记者刘霞)据美国阿贡国家实验室官网近日报道,该机构科学家与西北大学和佛罗里达大学合作,制造出了由硼和氢原子构成的稳定纳米片,这种名为氢化硼烯的二维材料仅两个原子厚,且比钢更坚固,有望在纳电子学和量子信息技术领域“大显身手”。

二维材料指具有长度和宽度、但厚度仅一两个原子的奇异材料,它们有望大幅提升电子设备、太阳能电池和医疗设备的性能。近几十年来,二维材料科学领域最激动人心的突破之一是2004年石墨烯“横空出世”,这种二维碳片的厚度仅一个原子,却比钢坚固200倍。两位发明者安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因此荣膺2010年诺贝尔物理学奖。2015年,包括阿贡国家实验室下属纳米材料中心在内的团队首次合成了硼烯——厚度仅一个原子的硼片。然而,石墨烯是常见材料石墨中许多相同原子层中的一层,而硼烯却没有类似的母结构,因此很难制备。而且,硼烯会很快与空气发生反应,这意味着它极不稳定,容易变形。

西北大学材料科学和工程学教授马克·赫萨姆解释说:“硼烯本身存在各种问题,但当我们将硼烯和氢混合时,其产物会突然变得稳定得多,在纳电子学和量子信息技术等新兴领域有很大的应用潜能。”

在最新研究中,研究团队在银衬底上生成硼烯,随后使之与氢接触,形成氢化硼烯。然后,他们联合一台扫描隧道显微镜和基于计算机视觉的算法,将结构理论模型与实验测量数据进行比较,揭示了氢化硼烯的复杂结构。而且,该团队的自动化分析技术未来也可用于识别其他复杂的纳米结构。

该实验室的皮埃尔·达兰塞特说:“我们的新研究真正令人鼓舞的地方在于,银衬底上的氢化硼烯纳米片与硼烯不同——氢化硼烯相当稳定。这意味着,氢化硼烯应该很容易与其他材料结合起来为光电子学制造新设备,这种光控和发光设备可用于电信和医疗设备等领域。”

该实验室纳米科学家玛丽亚·陈则表示:“就实现氢化硼烯在纳电子学领域的巨大潜力而言,这些研究结果是重要一步。”

 
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