Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Chicago ont découvert une voie pour modifier le nitrure de bore, un matériau 2D en couches, afin qu'il puisse se lier à d'autres matériaux, comme ceux que l'on trouve dans l'électronique, biocapteurs et avions, par exemple. Pouvoir mieux incorporer le nitrure de bore dans ces composants pourrait aider à améliorer considérablement leurs performances.

La communauté scientifique s'intéresse depuis longtemps au nitrure de bore en raison de ses propriétés uniques :il est puissant, très mince, transparent, isolant, léger et thermiquement conducteur—qui, en théorie, en fait un matériau parfait pour une utilisation par les ingénieurs dans une grande variété d'applications. Cependant, La résistance naturelle du nitrure de bore aux produits chimiques et le manque de sites de liaison moléculaire au niveau de la surface ont rendu difficile l'interface du matériau avec d'autres matériaux utilisés dans ces applications.

Vikas Berry de l'UIC et ses collègues sont les premiers à signaler que le traitement avec un superacide provoque la séparation des couches de nitrure de bore en feuilles d'épaisseur atomique, tout en créant des sites de liaison à la surface de ces feuillets qui offrent des opportunités d'interface avec les nanoparticules, molécules et autres nanomatériaux 2D, comme le graphène. Cela inclut les nanotechnologies qui utilisent le nitrure de bore pour isoler les nano-circuits.

Leurs conclusions sont publiées dans ACS Nano , un journal de l'American Chemical Society.

"Le nitrure de bore est comme une pile de papiers très collants dans une rame, et en traitant cette rame avec de l'acide chlorosulfonique, nous avons introduit des charges positives sur les couches de nitrure de bore qui ont amené les feuilles à se repousser et à se séparer, " dit Berry, professeur agrégé et responsable du génie chimique à l'UIC College of Engineering et auteur correspondant de l'article.

Berry a dit que "comme des aimants de même polarité, " ces feuilles de nitrure de bore chargées positivement se repoussent.

"Nous avons montré que les charges positives sur les surfaces des feuilles de nitrure de bore séparées le rendent plus chimiquement actif, " a déclaré Berry. " La protonation - l'ajout de charges positives aux atomes - des atomes d'azote internes et de bord crée un échafaudage auquel d'autres matériaux peuvent se lier. "

Berry a déclaré que les opportunités pour le nitrure de bore d'améliorer les matériaux composites dans les applications de nouvelle génération sont vastes.

"Le bore et l'azote sont à gauche et à droite du carbone sur le tableau périodique et donc, le nitrure de bore est isostructural et isoélectronique au graphène à base de carbone, qui est considéré comme un "matériau merveilleux, '", a déclaré Berry. Cela signifie que ces deux matériaux sont similaires dans leur structure cristalline atomique (isostructurale) et leur densité électronique globale (isoélectrique), il a dit.

"Nous pouvons potentiellement utiliser ce matériau dans toutes sortes d'électronique, comme les dispositifs optoélectroniques et piézoélectriques, et dans de nombreuses autres applications, à partir de couches de passivation de cellules solaires, qui fonctionnent comme des filtres pour n'absorber que certains types de lumière, aux appareils de diagnostic médical, " dit Berry.