Bor konkurentem dla grafenu

Autorzy artykułu „Semimetallic Two-Dimensional Boron Allotrope with Massles Dirac Fermins” opublikowanego w Physical Review Letters informują o odkryciu stabilnej dwuwymiarowej struktury boru. Artem R. Oganov z Group of Theoretical Crystallography na Stone Brook University oraz jego kolega z uczelni Xiang-Feng Zhou, który jest również profesorem na Uniwersytecie Nankai w Tianjin, stwierdzili także, że ich odkrycie obala wcześniejsze hipotezy dotyczące dwuwymiarowych struktur boru.

Bor jest podobny do węgla. Jego nanostruktury – nanocząsteczki, nanorurki i struktyry dwuwymiarowe – przyciągają wiele uwagi. Specjaliści sądzą, że materiał ten ma takie same albo nawet lepsze właściwości co nanostruktury z węgla. Odkryliśmy dwuwymiarowe kryształy boru, które mogą być zastosowane w elektronice i badaniu właściwości nanostruktur boru. Nasze badania obalają też wiele wcześniejszych przypuszczeń - mówi Xiang-Feng.

Natychmiast po odkryciu grafenu naukowcy zaczęli zastanawiać się czy bor, znajdujący się w tabeli okresowej obok węgla, ma podobne właściwości. Teoretyczne prace wykazały, że tak, jednak atomy boru, by móc konkurować z grafenem, muszą być ułożone w pewien szczególny sposób. Bor, który posiada o jeden elektron mniej niż węgiel, nie może tworzyć charakterystycznego dla grafenu wzoru plastra miodu. Teoretycy stwierdzili, że aby stworzyć jednoatomową warstwę atomów boru trzeba ułożyć je w trójkątne wzory zawierające sześciokątne wolne przestrzenie.

Odkryliśmy, że takie struktury są niestabilne. Szczególnie niestabilny jest jednowarstwowy bor. Nasze badania doprowadzą prawdopodobnie do rewizji stukturalnego modelu nanocząstek i nanorurek boru. Niestabilne mogą być też struktury przypominające fullereny - stwierdził Oganov.

Obaj uczeni informują, że odkryli stabilną dwuwymiarową strukturę boru o bardzo interesujących właściwościach. W strukturze tej elektrony podróżują w niektórych kierunkach z szybkością porównywalną z prędkością światła i zachowują się tak, jaby nie miały masy. Podróżują szybciej niż w grafenie - dodaje Oganov.

W grafenie prędkość elektronów nie zależy od kierunku ruchu. Tymczasem w borze elektrony podróżują od 38% wolniej niż w grafenie do 34% szybciej.

Naukowcy chcieliby przygotować opracowaną przez siebie teoretycznie dwuwymiarową strukturę, by przeprowadzić odpowiednie eksperymentu. Będzie to jednak sporym wyzwaniem, gdyż bor jest bardzo reaktywnym pierwiastkiem.

bor grafen