(un, d) sono immagini STM su larga scala che mostrano le isole di borofene monostrato su substrato Ag(111). (B, e) sono le corrispondenti immagini STM ad alta risoluzione，(c, f) sono i modelli della struttura atomica, corrispondenti a reticoli triangolari di boro con disposizione periodica delle vacanze di boro. Credito:Istituto di fisica presso l'Accademia cinese delle scienze
(Phys.org) - Boro, l'elemento vicino al carbonio sulla tavola periodica, ha caratteristiche chimiche che lo rendono un allettante candidato per il bidimensionale, conduttivo, substrati atomicamente omogenei simili al grafene. Il boro sfuso tridimensionale non è metallico e viene utilizzato nella chimica dei semiconduttori. Però, studi teorici e lavori precedenti nel tentativo di isolare il boro bidimensionale mostrano che il boro bidimensionale dovrebbe avere proprietà metalliche. Ad oggi, è stato identificato un solo allotropo di boro bidimensionale.
I ricercatori dell'Istituto di fisica dell'Accademia cinese delle scienze e del Centro di innovazione collaborativa della materia quantistica in Cina hanno identificato due nuovi tipi di fogli di boro che sono cresciuti su una superficie di Ag(111). I fogli sono stabili, relativamente inerte all'ossidazione, e si legano liberamente al substrato d'argento, rendendo questi fogli "borofene" ottimi candidati per ulteriori ricerche sui dispositivi elettronici a base di boro. Questo lavoro appare in Chimica della natura .
Utilizzando l'epitassia del fascio molecolare per depositare il boro su un substrato d'argento, Baojie Feng, Jin Zhang, Qing Zhong, Wenbin Li, Shuai Li, Hui Li, Peng Cheng, Sheng Meng, Lan Chen, e Kehui Wu riportano la formazione di due fogli di boro strutturalmente differenti. Entrambi sono costituiti da un reticolo triangolare di boro, ma i fori esagonali sono disposti diversamente nei due fogli. Questi fogli seguono previsioni teoriche che B 36 le unità dovrebbero avere un reticolo triangolare con un foro esagonale al centro.
I fogli di boro sono stati fatti crescere su un cristallo singolo di Ag(111) in alto vuoto usando l'evaporazione diretta del boro puro. Gli studi di microscopia a effetto tunnel hanno rivelato due diverse fasi osservate all'aumentare della temperatura. La prima fase, etichettato S1, è stato osservato a temperature superiori a 570K e corrisponde al . teorico 12 fogli. La seconda fase, etichettato S2, è stato osservato a temperature superiori a 650K e corrisponde al . teorico 3 fogli. A temperature più elevate, la maggior parte della fase S1 si converte in S2. Entrambi appaiono come isole monostrato di strisce parallele di borofene con file o sporgenze parallele.
L'analisi della carica elettronica conferma la posizione degli atomi di boro sulla superficie dell'argento e gli studi sulla densità atomica del boro hanno fornito ulteriori prove per la formazione di 12 e 3 fogli. La densità atomica per la fase S1 è risultata essere 33,6 +/- 2,0 nm -2 , che è molto vicino al teorico β 12 valore di 34,48 nm -2 . La densità del boro non è cambiata per la fase S2 indicativa del χ 3 struttura, che ha una densità atomica prevista di 31,3 nm -2 .
Utilizzando gli studi XPS, Feng, et al. trovato che i fogli di boro sono relativamente stabili, in particolare nelle isole borofene. I bordi delle isole tendevano ad ossidarsi, mentre il centro è rimasto relativamente invariato. Questo è rimasto il caso anche dopo aver sottoposto i fogli ad alte concentrazioni di gas ossigeno.
? 12 e 3 i fogli non erano necessariamente i fogli di borofene a più bassa energia previsti dai modelli. Nel tentativo di capire perché queste strutture sono state osservate oltre il previsto stato energeticamente minimo, Feng, et al. ha condotto studi sulla formazione dell'energia e ha scoperto che l'interazione con la superficie dell'argento determina la formazione del 12 e 3 fogli termodinamicamente favorevoli.
Però, anche se la superficie argentata è importante per la formazione dei fogli, l'interazione tra il foglio di boro e la superficie Ag(111) non è molto forte. Diversi fattori, compresi i calcoli dell'energia di adesione, la distanza tra il foglio di boro e il substrato, e il piccolo trasferimento di carica tra il substrato e il foglio di boro, indicano che i fogli di boro sono prevalentemente legati alla superficie tramite i bordi. Ciò significa che i fogli di borofene potrebbero essere separati dalla superficie d'argento, simile al grafene.
Diverse pubblicazioni recenti hanno respinto un maggiore interesse per questi fogli di borofene. Il lavoro teorico dei ricercatori della Rice University di Houston e dei ricercatori della Ningbo University in Cina supporta i modelli strutturali proposti in questo documento di ricerca, e suggeriscono che questi due fogli di borofene potrebbero essere superconduttori a temperature intorno ai 10K. Questi fogli in questo studio sono relativamente stabili e legati in modo lasco alla superficie d'argento, proprietà che li rendono buoni candidati per un eventuale uso pratico per dispositivi elettronici a base di boro.
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