Il y a presque un an, le borophène n'existait même pas.

Maintenant, quelques mois seulement après qu'une équipe de la Northwestern University et du Laboratoire national d'Argonne ait découvert le matériau, une autre équipe dirigée par Mark Hersam progresse déjà vers la compréhension de sa chimie complexe et la réalisation de son potentiel électronique.

Créé en décembre 2015, le borophène est un bidimensionnel, feuille métallique de bore, l'élément couramment utilisé dans la fibre de verre. Bien que le borophène soit prometteur pour des applications possibles allant de l'électronique au photovoltaïque, ces applications ne peuvent être réalisées tant que le borophène n'est pas intégré à d'autres matériaux. Maintenant, l'équipe d'Hersam - et un peu de hasard - ont réussi cette intégration.

"Les circuits intégrés sont au cœur de tous nos ordinateurs, comprimés, et smartphones, '" dit Hersam, Walter P. Murphy Professeur de science et d'ingénierie des matériaux à la McCormick School of Engineering de la Northwestern University. "L'intégration est l'élément clé qui a conduit aux progrès de la technologie électronique."

Soutenu par l'Office for Naval Research et la National Science Foundation, la recherche est apparue en ligne le 22 février dans le journal Avancées scientifiques . Erik Luijten, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à la Northwestern University, co-auteur de l'article. Xiaolong Liu, un étudiant du programme d'études supérieures en physique appliquée de Northwestern, est le premier auteur de l'article.

Parce que le borophène n'apparaît pas dans la nature, les scientifiques doivent le cultiver en laboratoire en le synthétisant sur une feuille d'argent. L'équipe d'Hersam a déposé une matière organique (pérylène-3, 4, 9, dianhydride 10-tétracarboxylique) sur le borophène, pour tenter d'intégrer les deux matériaux. Ce qui s'est passé ensuite était une surprise. La matière organique, qui est connu pour s'auto-assembler sur pratiquement n'importe quel matériau, au lieu de cela diffusé hors du borophène et sur la feuille d'argent.

Le résultat était une monocouche auto-assemblée de la matière organique directement à côté du borophène, formant une interface presque parfaite. Des interfaces bien contrôlées entre des matériaux distincts permettent des dispositifs intégrés, y compris les diodes et le photovoltaïque. La technique surprenante d'Hersam a contourné le défi typique de créer une interface nette – faire en sorte que les matériaux se touchent mais ne se mélangent pas.

"C'est un beau hasard car nous avons résolu un problème sans aucune intervention supplémentaire requise, " dit Hersam. " Le borophène n'existait pas il y a un an. Douze mois plus tard, nous formons déjà des interfaces essentiellement parfaites."

Non seulement la découverte d'Hersam ouvre la voie à l'exploration des applications électroniques du borophène, il éclaire également les propriétés fondamentales du nouveau matériau. Le prochain défi consiste à déplacer le borophène de l'argent vers un substrat inerte qui n'interfère pas avec ses propriétés électroniques.

"Le borophène est unique dans sa capacité à former des interfaces abruptes via l'auto-assemblage, " Hersam a déclaré. "Nous commençons à comprendre sa chimie, qui guidera nos efforts pour transférer le matériau sur des substrats appropriés pour une intégration plus poussée."