Jednowymiarowy bor - nieistniejący obiecujący materiał

Symulacje jednowymiarowego boru wykazały, że materiał ten ma niezwykle interesujące właściwości. Naukowcy z Rice University symulowali zachowanie się łańcuchów złożonych z pojedynczych atomów boru oraz wstążek o szerokości dwóch atomów.

Eksperymenty wykazały na przykład, że rozciągane wstążki zamieniają się w antyferromagnetyczne półprzewodzące łańcuchy, a gdy zwolni się przyłożoną siłę, wracają do postaci wstążki. Ponadto sztywność jednowymiarowego boru dorównuje sztywności najlepszym nanomateriałom. Takie formy boru działają w nanoskali jak sprężyny o stałym naprężeniu.

Laboratoria na całym świecie czynią szybkie postępy na drodze ku uzyskaniu zarówno jednowymiarowego boru jak i boru o strukturze fullerenów. Zespół Borisa Yakobsona, który prowadził wspomniane powyżej symulacje, ma duże doświadczenie w badaniu nieistniejących materiałów. Karbyn, fullereny z boru czy borofen to materiały, jakie zostały przewidziane przez uczonych z Rice i które już udało się uzyskać.

To podczas prac nad karbynem i płaskim borem pomyśleliśmy, że jednowymiarowy łańcuch boru jest również możliwy do uzyskania i byłaby to bardzo interesująca struktura. Chcieliśmy wiedzieć, czy jest stabilny i jakie ma właściwości. Tutaj symulacje komputerowe są wspaniałym narzędziem, gdyż dzięki nim uzyskujemy dość realistyczne dane na temat nieistniejących struktur - mówi Yakobson. Bor znacząco różni się od węgla. Pierwiastek ten ma tendencje do formowania dwóch rzędów atomów. Wydaje się, że wówczas jest w najbardziej stabilnym stanie o najniższej energii. Jeśli będziesz ciągnął taką strukturę, porozwija się ona w jednoatomową nić, a po jej puszczeniu znowu uformuje dwuatomową wstążkę - dodaje uczony. To daje interesujące możliwości. Jeśli rozciągniemy taką strukturę do połowy, uzyskamy w połowie łańcuch, a w połowie wstążkę. Jako, że jedna z tych struktur ma właściwości metalu, a druga półprzewodnika, otrzymujemy jednowymiarowe elastyczne złącze Schottky'ego.

Bardzo interesującą właściwością jednowymiarowego boru jest fakt, iż tworzy on sprężynę o stałym naprężeniu. W standardowej sprężynie im bardziej ją rozciągamy, tym więcej siły musimy użyć. Tymczasem siła potrzebna do całkowitego rozciągnięcia sprężyny o stałym naprężeniu jest stała. Cecha ta może być przydatna podczas pomiarów bardzo małych sił w nanoskali.

bor nanoskala właściwości