Чем уникален борофен — главный конкурент графена

Борофен, двумерный кристалл бора, считается одним из самых перспективных материалов. Его можно использовать в аккумуляторах, для катализа и хранения водорода. Но все это пока — только в лабораториях. Массовое производство — задача повышенной сложности.

Успех графена, двумерного материала, который сочетает прочность и отличную электропроводность, заставил ученых обратить внимание и на аналогичные свойства плоских поверхностей из других элементов. Самый перспективный из таких материалов — борофен, состоящий из одного слоя атомов бора.

Существование борофена было предсказано в 1990-х годах. Однако синтезировать этот необычный материал удалось лишь в 2015 году при помощи химического осаждения из паровой фазы.

В ходе этого процесса атомы бора конденсируются на холодной серебряной поверхности. Регулярное расположение атомов серебра заставляет атомы бора выстраиваться сходным образом, создавая плоскую гексагональную структуру. Теоретически каждый атом бора должен связываться с шестью другими, однако в реальности они обычно образуют по 4-5 связей.

Именно наличие вакантных мест придает кристаллам борофена их уникальные свойства, отмечает MIT Technology Review. Этот материал прочнее графена, но при этом более гибок. В зависимости от ориентации и расположения вакантных участков борофен может быть проводником или сверхпроводником.

Это дает возможность, по крайней мере в теории, «настраивать» материал.

Благодаря высокой удельной емкости и отличной электропроводности борофен считается идеальным кандидатом для анодов в новом поколении литий-ионных батарей.

Кроме того, его можно использовать для хранения водорода, атомы которого легко прилипают к однослойной структуре. Расчеты показывают, что борофен может удерживать массу водорода, равную 15% его собственной. Химиков привлекают выдающиеся каталитические способности борофена. Например, он стимулирует расщепление воды на ионы водорода и кислорода.

К сожалению, новый «материал будущего» пока очень дорог в производстве и труден в обращении. Поэтому прежде чем он начнет массово применяться в промышленности, необходимо решить две проблемы: научиться защищать борофен от окисления и наладить его коммерчески эффективный синтез.

Важный шаг к созданию борофеновой электроники сделали исследователи из США. Они научились в миллион раз увеличивать число доменов внутри кристалла.

Ранее Электровести сообщали, что синий фосфор может стать конкурентом графена. Специалисты Берлинского центра материалов и энергии им. Гельмгольца изучили материал и подтвердили, что это действительно новая аллотропическая модификация фосфора. Нанеся его на золотую подложку, ученые обнаружили, что атомы фосфора образуют сотовую структуру, схожую с графеновой.

Источник