Les scientifiques de l'Université Rice ont déterminé que le bore bidimensionnel encore théorique ajusterait sa forme en fonction du substrat utilisé dans le processus de croissance. Ils ont découvert qu'un substrat de cuivre serait le meilleur pour la croissance du bore plat dans un four de dépôt chimique en phase vapeur. Crédit :Zhuzha Zhang/Université du riz
Les scientifiques de l'Université Rice ont théoriquement déterminé que les propriétés des feuilles de bore de l'épaisseur d'un atome dépendent de l'endroit où ces atomes atterrissent.
Le calcul des énergies atome par atome impliquées dans la création d'une feuille de bore a révélé que le substrat métallique - la surface sur laquelle les matériaux bidimensionnels sont développés dans un four de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) - ferait toute la différence.
Le physicien théoricien Boris Yakobson et ses collègues de Rice ont découvert dans des travaux antérieurs que le CVD est probablement le meilleur moyen de fabriquer du bore 2D hautement conducteur et que l'or ou l'argent pourraient être les meilleurs substrats.
Mais leurs nouveaux calculs montrent qu'il peut être possible de guider la formation de bore 2-D en adaptant les interactions bore-métal. Ils ont découvert que le cuivre, un substrat commun dans la croissance du graphène, peut-être mieux d'obtenir du bore plat, tandis que d'autres métaux guideraient le matériau résultant de leur manière unique.
Les résultats de l'équipe Rice paraissent aujourd'hui dans la revue Angewandte Chemie .
"Si vous faites du bore 2-D sur du cuivre, vous obtenez quelque chose de différent que si vous l'aviez fait sur de l'or, de l'argent ou du nickel, " dit Zhuhua Zhang, un chercheur postdoctoral Rice et auteur principal de l'article. "En réalité, vous obtiendriez un matériau différent avec chacun de ces substrats."
Le bore bidimensionnel prendrait des formes différentes, en fonction du substrat utilisé dans la croissance par dépôt chimique en phase vapeur, selon les chercheurs de l'Université Rice. Crédit :Zhuzha Zhang/Université du riz
Dans le dépôt chimique en phase vapeur, des gaz chauffés déposent des atomes sur le substrat, où ils forment idéalement un réseau souhaité. Dans le graphène et le nitrure de bore, les atomes se déposent dans des réseaux hexagonaux plats quel que soit le substrat. Mais le bore, les chercheurs ont trouvé, est le premier matériau 2-D connu qui ferait varier sa structure en fonction des interactions avec le substrat.
Le bore parfaitement plat serait une grille de triangles avec des hexagones occasionnels où il manque des atomes. Les chercheurs ont effectué des calculs sur plus de 300 combinaisons bore-métal. Ils ont découvert que le motif des atomes dans une surface de cuivre correspondait bien au bore 2-D et que la force de leurs interactions aiderait à maintenir le bore plat. Un substrat de nickel fonctionnerait presque aussi bien, ils ont trouvé.
Sur l'or et l'argent, ils ont déterminé que des interactions atomiques faibles permettraient au bore de se déformer. Dans un prolongement, ils ont théorisé que se formant naturellement, Des icosaèdres de bore à 12 atomes s'assembleraient en feuilles interconnectées sur du cuivre et du nickel, si l'approvisionnement en bore était suffisamment élevé.
Un inconvénient restant du bore 2-D est que, contrairement au graphène, il restera difficile à séparer de son substrat, qui est nécessaire pour une utilisation dans les applications.
Mais cette forte adhérence peut avoir un avantage secondaire. D'autres calculs suggèrent que le bore sur l'or ou le nickel pourrait rivaliser avec le platine en tant que catalyseur pour les réactions de dégagement d'hydrogène dans des applications telles que les piles à combustible.
"En 2007, nous avons prédit la possibilité de fullerènes de bore pur, " Yakobson a dit. " Sept ans plus tard, le premier a été observé en laboratoire. Cette fois, avec l'énorme attention que les chercheurs accordent aux matériaux 2D, J'espère qu'un laboratoire dans le monde fabriquera du bore 2D beaucoup plus tôt."
