Les chercheurs de l'Université Northwestern ont, pour la première fois, créé du borophane - du bore atomiquement mince qui est stable aux températures et pressions d'air standard.

Les chercheurs ont longtemps été enthousiasmés par la promesse du borophène - une feuille de bore d'une épaisseur d'un seul atome - en raison de sa force, flexibilité et propriétés électroniques. Plus forte, plus léger et plus flexible que le graphène, le borophène pourrait potentiellement révolutionner les batteries, électronique, capteurs, photovoltaïque et informatique quantique.

Malheureusement, le borophène n'existe qu'à l'intérieur d'une enceinte à ultravide, limitant son utilisation pratique en dehors du laboratoire. En liant le borophène à l'hydrogène atomique, l'équipe Northwestern a créé le borophane, qui a les mêmes propriétés excitantes que le borophène et est stable en dehors du vide.

« Le problème est que si vous retirez le borophène du vide ultra-élevé et dans l'air, il s'oxyde immédiatement, " a déclaré Mark C. Hersam, qui a dirigé la recherche. "Une fois qu'il s'oxyde, il n'est plus borophène et n'est plus conducteur. Le champ continuera d'être entravé dans l'exploration de son utilisation dans le monde réel, à moins que le borophène ne puisse être rendu stable en dehors d'une chambre à ultravide. »

La recherche sera publiée le 12 mars dans la revue Science et présenté sur la couverture ("Synthesis of borophane polymorphs through hydrogénation of borophene"). L'étude marque la première fois que les scientifiques rapportent la synthèse de borophane.

Hersam est professeur Walter P. Murphy de science et d'ingénierie des matériaux à la McCormick School of Engineering de Northwestern et directeur du Materials Research Science and Engineering Center.

Bien que le borophène soit fréquemment comparé à son prédécesseur super-matériau, le graphène, le borophène est beaucoup plus difficile à créer. Le graphène est la version atomiquement mince du graphite, un matériau stratifié comprenant des piles de feuilles bidimensionnelles. Pour retirer une couche bidimensionnelle du graphite, les scientifiques l'enlèvent simplement.

Bore, d'autre part, n'est pas superposé lorsqu'il est en vrac. Il y a cinq ans, Hersam et ses collaborateurs ont créé le borophène pour la première fois en le cultivant directement sur un substrat. Le matériau résultant, cependant, était très réactif, le rendant vulnérable à l'oxydation.

"Les atomes de bore dans le borophène sont très sensibles à d'autres réactions chimiques, " a déclaré Hersam. "Nous avons découvert qu'une fois que les atomes de bore sont liés à l'hydrogène, ils ne réagiront plus avec l'oxygène à l'air libre."

Maintenant que le borophane peut être introduit dans le monde réel, Hersam a déclaré que les chercheurs seront en mesure d'explorer plus rapidement les propriétés du borophane et ses applications potentielles.

"La synthèse des matériaux, c'est un peu comme la cuisson, " dit Hersam. " Une fois que vous connaissez la recette, ce n'est pas difficile à reproduire. Cependant, si votre recette est juste un peu décalée, alors le produit final peut s'effondrer terriblement. En partageant la recette optimale du borophane avec le monde, nous prévoyons que son utilisation va rapidement proliférer."