新型二維材料僅兩個原子厚且比鋼堅固 有望大幅提升電子設備等性能

據美國阿爾貢國家實驗室官網近日報道，該機構科學家與西北大學和佛羅里達大學合作，制造出了由硼和氫原子構成的穩定納米片，這種名為氫化硼烯的二維材料僅兩個原子厚，且比鋼更堅固，有望在納電子學和量子信息技術領域“大顯身手”。

二維材料指具有長度和寬度、但厚度僅一兩個原子的奇異材料，它們有望大幅提升電子設備、太陽能電池和醫療設備的性能。近幾十年來，二維材料科學領域最激動人心的突破之一是2004年石墨烯“橫空出世”，這種二維碳片的厚度僅一個原子，卻比鋼堅固200倍。兩位發明者安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因此榮膺2010年諾貝爾物理學獎。2015年，包括阿爾貢國家實驗室下屬納米材料中心在內的團隊首次合成了硼烯——厚度僅一個原子的硼片。 然而，石墨烯是常見材料石墨中許多相同原子層中的一層，而硼烯卻沒有類似的母結構，因此很難制備。而且，硼烯會很快與空氣發生反應，這意味著它極不穩定，容易變形。

西北大學材料科學和工程學教授馬克·赫薩姆解釋說：“硼烯本身存在各種問題，但當我們將硼烯和氫混合時，其產物會突然變得穩定得多，在納電子學和量子信息技術等新興領域有很大的應用潛能。”

在最新研究中，研究團隊在銀襯底上生成硼烯，隨后使之與氫接觸，形成氫化硼烯。然后，他們聯合一臺掃描隧道顯微鏡和基于計算機視覺的算法，將結構理論模型與實驗測量數據進行比較，揭示了氫化硼烯的復雜結構。而且，該團隊的自動化分析技術未來也可用于識別其他復雜的納米結構。

該實驗室的皮埃爾·達蘭塞特說：“我們的新研究真正令人鼓舞的地方在于，銀襯底上的氫化硼烯納米片與硼烯不同——氫化硼烯相當穩定。這意味著，氫化硼烯應該很容易與其他材料結合起來為光電子學制造新設備，這種光控和發光設備可用于電信和醫療設備等領域。”

該實驗室納米科學家瑪麗亞·陳則表示：“就實現氫化硼烯在納電子學領域的巨大潛力而言，這些研究結果是重要一步。”(劉霞)