(Phys.org)—Bore, l'élément voisin du carbone dans le tableau périodique, possède des caractéristiques chimiques qui en font un candidat séduisant pour le bidimensionnel, conducteur, substrats atomiquement homogènes similaires au graphène. Le bore en vrac tridimensionnel est non métallique et est utilisé dans la chimie des semi-conducteurs. Cependant, des études théoriques et des travaux antérieurs visant à isoler le bore bidimensionnel montrent que le bore bidimensionnel devrait avoir des propriétés métalliques. À ce jour, un seul allotrope de bore bidimensionnel a été identifié.

Des chercheurs de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences et du Centre d'innovation collaborative de la matière quantique en Chine ont identifié deux nouveaux types de feuilles de bore qu'ils ont fait pousser sur une surface d'Ag (111). Les draps sont stables, relativement inerte à l'oxydation, et se lier lâchement au substrat d'argent, faisant de ces feuilles de « borophène » d'excellents candidats pour de nouvelles recherches sur les dispositifs électroniques à base de bore. Cette œuvre apparaît dans Chimie de la nature .

En utilisant l'épitaxie par faisceau moléculaire pour déposer du bore sur un substrat d'argent, Baojie Feng, Jin Zhang, Qing Zhong, Wenbin Li, Shuai Li, Hui Li, Peng Cheng, Sheng Meng, Lan Chen, et Kehui Wu rapportent la formation de deux feuilles de bore structurellement différentes. Les deux sont constitués d'un réseau triangulaire de bore, mais les trous hexagonaux sont disposés différemment dans les deux feuilles. Ces feuilles suivent les prédictions théoriques que B 36 les unités doivent avoir un treillis triangulaire avec un trou hexagonal au centre.

Les feuilles de bore ont été cultivées sur un monocristal d'Ag (111) sous vide poussé en utilisant l'évaporation directe de bore pur. Des études de microscopie à effet tunnel ont révélé deux phases différentes qui ont été observées à mesure que la température augmentait. La première phase, étiqueté S1, a été observé à des températures supérieures à 570K et correspond à théorique 12 des draps. La deuxième phase, étiqueté S2, a été observé à des températures supérieures à 650K et correspond à théorique 3 des draps. A des températures plus élevées, la plupart de la phase S1 se convertit en S2. Les deux apparaissent comme des îlots monocouches de bandes parallèles de boronphène avec des rangées ou des saillies parallèles.

L'analyse de la charge électronique confirme les emplacements des atomes de bore sur la surface de l'argent et les études de densité atomique du bore ont fourni une preuve supplémentaire de la formation de 12 et 3 des draps. La densité atomique pour la phase S1 s'est avérée être de 33,6 +/- 2,0 nm ^-2 , ce qui est très proche de la théorie 12 valeur de 34,48 nm ^-2 . La densité de bore n'a pas changé pour la phase S2 indicative du 3 structure, qui a une densité atomique prévue de 31,3 nm ^-2 .

A l'aide d'études XPS, Feng, et al. trouvé que les feuilles de bore sont relativement stables, en particulier dans les îles borophènes. Les bords des îles avaient tendance à s'oxyder, tandis que le centre est resté relativement inchangé. Ceci est resté le cas même après avoir soumis les feuilles à des concentrations élevées d'oxygène gazeux.

?? 12 et 3 les feuilles n'étaient pas nécessairement les feuilles de borophène les plus énergétiques que les modèles avaient prédites. Dans un effort pour comprendre pourquoi ces structures ont été observées au-dessus de l'état énergétiquement minimum prédit, Feng, et al. a mené des études sur la formation d'énergie et a constaté que l'interaction avec la surface de l'argent fait la formation du 12 et 3 feuilles thermodynamiquement favorables.

Cependant, même si la surface argentée est importante pour la formation des feuilles, l'interaction entre la feuille de bore et la surface d'Ag(111) n'est pas très forte. Plusieurs facteurs, y compris les calculs d'énergie d'adhérence, la distance entre la feuille de bore et le substrat, et le petit transfert de charge entre le substrat et la feuille de bore, indiquent que les feuilles de bore sont majoritairement liées à la surface par les bords. Cela signifie que les feuilles de borophène pourraient être séparées de la surface d'argent, semblable au graphène.

Plusieurs publications récentes ont suscité un plus grand intérêt pour ces feuilles de borophène. Les travaux théoriques des chercheurs de l'Université Rice à Houston et de l'Université Ningbo en Chine soutiennent les modèles structuraux proposés dans ce document de recherche, et suggèrent que ces deux feuilles de borophène sont probablement supraconductrices à des températures autour de 10K. Ces feuilles dans cette étude sont relativement stables et faiblement liées à la surface de l'argent, propriétés qui en font de bons candidats pour une éventuelle utilisation pratique pour les appareils électroniques à base de bore.

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