Configurazioni di diamane cubiche (a) ed esagonali (b). Credito:Niu Caoping
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Wang Xianlong dell'Hefei Institutes of Physical Sciences dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha scoperto un nuovo metodo per migliorare la stabilità del diamane sintetizzato con metodi ad alta pressione. Introducendo i droganti di boro (B) e azoto (N) nel diamane, hanno scoperto che la struttura e le proprietà elettroniche del diamane potevano essere regolate. I risultati correlati sono stati pubblicati in Physical Review B .
Diamane è un diamante a strato singolo bidimensionale (2D) ottenuto comprimendo grafene a doppio strato per formare legami sp3 interstrato. Con le caratteristiche sia del grafene che del diamante, dovrebbe essere un nuovo materiale in carbonio 2D insieme al grafene. Tuttavia, il diamane sintetizzato con il metodo ad alta pressione viene riconvertito in grafene dopo aver rilasciato la pressione e non può essere mantenuto in condizioni ambientali.
In questo studio, i ricercatori hanno studiato le proprietà strutturali ed elettroniche di diverse forme drogate di atomi B e N in diamane cubiche ed esagonali sulla base dei metodi dei primi principi.
Hanno scoperto che la configurazione del drogaggio riduceva l'energia di formazione del diamane, promuoveva la sintesi del diamane e migliorava la stabilità del diamane in condizioni ambientali.
Hanno proposto che il meccanismo più semplice per sintetizzare sperimentalmente diamane fosse comprimere il grafene a doppio strato con uno strato drogato con atomo B e l'altro drogato con atomo N.
I gap di banda di diverse configurazioni di doping. Le barre con un colore semplice rappresentano il gap di banda diretto e le barre con linee oblique sulla superficie rappresentano il gap di banda indiretto. Le linee tratteggiate rosse e blu mostrano il gap di banda rispettivamente del diamane cubico ed esagonale incontaminato. Credito:Niu Caoping
Diamane drogato con atomi di N era facile da ottenere sperimentalmente perché l'energia di formazione di diamane non era sensibile alla distribuzione di N drogante. Inoltre, a seconda delle concentrazioni e distribuzioni degli atomi B e N, il diamane drogato aveva strutture elettroniche variabili (semiconduttore, metallo, superconduttività ~ 4 K), che potevano essere applicate al campo dei dispositivi elettronici 2D.
Questo lavoro offre un nuovo schema per sintetizzare diamane più stabili e funzionali. + Esplora ulteriormente
