选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
2014年，南开大学物理学院周向锋教授、王慧田教授和纽约州立大学石溪分校奥甘诺夫教授等基于进化算法结合第一性原理计算，预测了一个独特的二维硼结构。该研究进一步激发了实验学家挑战合成硼烯的兴趣。2015年12月，美国阿贡国家实验室、中国南开大学、美国纽约州立大学石溪分校和美国西北大学等研究单位合作，利用高真空原子溅射的方法，首次在银的表面成功生长出褶皱的单原子层硼烯。联合团队获得的实验结果与理论模型几乎完全符合。南开大学团队承担了该研究的理论计算工作。
硼烯的化学性质相对稳定，有可能在大气环境下存在，有助于克服硅烯、磷烯等易被氧化不稳定的缺点，在纳米器件方面具有潜在的应用价值。硼烯较短的键长也会使其具有较好的机械性能。对于硼烯的研究才刚刚开始，随着对其研究的逐渐深入，硼烯所具有的神奇原子结构和奇特物理性质将进一步被人们所了解，为将来硼烯的应用提供可能。2100433B
石墨烯是一种呈蜂巢状排列的单层碳原子结构，是已知的最薄、最坚硬的纳米材料。继石墨烯之后，科学家希望找到更多具有优良特性的二维材料。元素硼因是碳的“近邻”而成为首要目标。然而，被称为石墨烯“兄弟”的硼烯并非自然存在，只能人工合成。科学家对硼烯的理论结构预测已逾10年之久，但从未成功合成。即便有个别的薄膜等样品，其结构也是异常复杂。因此，硼烯的制备成为国际凝聚态物理及材料物理界公认的世界难题。
硼砂和硼酸的区别： 硼酸和硼砂，作为硼化工业的两大产物：有互通之处，更有诸多区别之点。 物理性状的区别： 硼砂是无色半透明晶体或白色结晶粉末。无臭，味咸。比重1.73。硼酸为白色粉末状结晶或三斜轴面鳞...
灾从天而降,以四川省汶川为震中心的8.0级地震吞噬了人们美好的梦,这场地震摧毁了人们的家园,殃及了多个省市和地区,顿时,电力中断,交通瘫痪,山体崩塌,河水泛滥,灾区人民陷入了水深火热之中,汶川,这个在...
不是，足球烯的分子是球状，单个分子中原子数目有限，而石墨烯是单层石墨，分子为平面状且单个分子中原子数量庞大而数目不定，理论上可以是无限个原子组成的平面。它们的颜色，导电性等物理性质和化学性质都不相同
硼烯因其优越的电学、力学、热学属性，被科学界寄予厚望，或将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。
硼烯具有非常丰富的晶体结构和电子性质，理论预测可以存在的硼单层膜结构有很多，只发现其中的两种。通过制备出更多种类的硼烯，有希望从中发现一些具有奇异电子性质的结构，例如理论预测中具有狄拉克锥的能带结构或者具有超导特性的硼烯等。体相的硼单质是非金属性的，而理论计算中单原子层的硼烯薄膜却都是金属性的。日本东京大学冯宝杰等人利用角分辨光电子能谱研究了这种硼烯薄膜，观察到了费米面处的电子pocket和空穴pocket结构，进一步验证了其金属特性。
硼烯材料具有优越的各向异性的电导性质和罕见的“负泊松比”现象。所谓“各向异性电导”是指由于硼烯的原子排列结构使得其表面呈现出“褶皱”，而这样的结构决定了硼烯导电属性具有方向性。而水平拉伸导致垂直方向膨胀的“负泊松比”现象也令硼烯的应用更加多样化。
硼烯还有可能成为超导体。美国Rice大学Boris Yakobson等人通过理论计算发现，在金属衬底上制备出的几种稳定的单层硼烯结构有可能具有以声子为媒介的超导特性，其超导转变温度预计在10-20 K之间。清华大学倪军教授研究组也通过计算预言了带翘曲结构的双层硼烯薄膜有超导的可能性，其中8-C2/m-II结构的硼烯的超导转变温度可以达到27.6K。2017年，日本东京大学Matsuda研究组用高分辨电子能量损失谱(ARPES)测量，意外发现β12相硼烯中存在有Dirac 费米子。研究结果表明，β12相硼烯中有一些硼原子对费米面附近电子态贡献很小，而有贡献的原子晶格类似于蜂窝状结构，因此可以存在Dirac电子态。这个发现意味着硼烯中可能存在更有意思的量子效应和令人期待的应用前景。
三氟化硼催化体系聚异丁烯技术通过验收
三氟化硼催化体系聚异丁烯技术通过验收
由吉化集团公司研究试验厂承担的中油公司重大科技攻关项目——三氟化硼催化体系聚异丁烯技术开发,日前正式通过专家验收。 这种新体系聚异丁烯具有无色、无味、无毒、透明等特点,可广泛应用于塑料、橡胶、医用粘合剂、高档润滑油、电气绝缘材料和汽车、内燃机润滑油用的无灰清净剂等领域。
第一作者：Andrew J. Mannix
通讯作者：Boris I. Yakobson
第一单位：西北大学（美国）
核心内容：
1.理论计算如何指导二维硼烯的实验合成。
2.硼烯如何为二维材料开拓更大的局面。
自从石墨剥离得到石墨烯取得成功以来，各种各样的原子级超薄二维材料都陆续从层状固体材料中衍生而来。虽然如此，新型二维材料的发现与合成仍然是材料领域最艰巨的挑战之一。组成元素、生长基质和制备条件等多种因素，都对合成单层二维材料起到了关键作用。
近年来，计算理论、算法和计算机硬件方面的快速发展，使得科研人员能够从理论上预测更加复杂的材料结构和性能。高精尖的合成仪器和手法也为理论预测提供了实验验证的途径。理论和实验的交互验证，开辟了众多全新的二维材料，如硅烯、锗烯、锡烯、锑烯、铋烯和碲烯等等。
有鉴于此，美国西北大学Boris I. Yakobson 和Mark C. Hersam课题组，阐述了如何通过计算预测与实验证实，来制备单层硼烯二维材料。
图1 硼烯结构和性能总结
硼烯具有各向异性和金属性，因此被描述为最轻的二维金属，同时也表现出独特的机械、光学和各向异性金属性，这是对传统二维材料的补充。硼-硼键的多中心特性致使其在结构上容易形成空位结构，因此在电子应用、化学官能化、材料合成和复杂结构构造方面，为二维材料领域提供了前所未有的多样性。
图2 硼结构和化学基础
图3 二维硼在真空和基底上的计算模拟理论
由于块状硼结构不是天然分层的，因此硼烯本质上是亚稳态的，总能量比块状硼高。这种亚稳定性表明需要合适的基底来合成二维硼烯。理想情况下，这样的基底会表现出对硼原子足够的附着力，使得沉积的硼负载在其表面，同时又不会足够牢固地与硼结合，形成化合物。
经过计算表明，银基底可以满足这些条件。由于二维原子核可以完全与基底相互作用以降低其形成能，与三维原子核相反，其中只有一部分硼原子可以受益于基底的相互作用，所以二维生长具有较小的成核势垒。一旦硼以二维模式成核，在动力学上则不倾向于形成三维结构。
图4 硼烯的实验合成
图5 硼烯的未来应用前景
总之，二维多晶型硼烯可以通过调整结构各向异性和空位结构，来改变原子级薄层材料的性能，为二维材料打开了新的一扇窗户。
文献链接：
AndrewJ. Mannix, , Boris I. Yakobson , Mark C. Hersam et al. Borophene as a prototypefor synthetic 2D materials development. Nature Nanotechnology 2018, 13, 444–450.
声明：
1. 本文版权归原作者所有，公众号和媒体转载请与我们联系！（微信：1550304779)
2. 因学识有限，难免有所疏漏和谬误，恳请批评指正！
3. 本文主要参考以上或以下所列文献，图文和视频仅用于对相关科学作品的介绍、评论以及课堂教学或科学研究，不得作为商业用途。如有任何版权问题，请随时与我们联系！
“硼墨烯”（Borphene）是美国能源部阿贡国家实验室、西北大学和纽约州立大学石溪分校的科学家首次创造出的具有单层平面原子结构的二维的硼。这是继石墨烯之后又加入“烯”字家庭的新成员。
但是何为硼墨烯呢，它与我们熟知的石墨烯又有什么相同和不同之处呢？且听小编为您解读：
神奇的硼墨烯
硼墨烯是由单层硼原子构成的。硼资源丰富，且原子量低、质量轻、经济性好。硼在元素周期表里的位置十分特殊，位于硼元素两侧的其他元素成键方式都与之大为不同，因而硼有着特殊的成键能力。硼是一种性质介于金属和非金属之间的元素，它有三个最外层电子，因此它最多可以形成三个化学键，在形成化学键时具有较强的共价键倾向。
硼墨烯与硼薄膜
硼墨烯的结构是36个硼原子形成三个相互连接的准平面环，在中间留下一个六边形的空洞。在这项最新的研究中，科学家使用物理气相沉积技术制造出了硼薄膜。硼首先在超高级真空下被气化，气化后的粒子在真空中转移到银制靶平面上，沉积成一层薄膜。在获得的硼墨烯薄膜中，有些薄膜与“硼墨烯”分子结构具有相似的环状结构，而与“硼墨烯”不同的是，这些新型薄膜是由若干层这样的环状结构组成，显示出面外玩去振动特征。重要的是，这些薄膜具有类似金属的电子特性——“电子特性的各向异性”，即它们的电子特性取决于电流流动的方向。
硼墨烯的优势
硼墨烯薄膜填补了完全由共价键形成的二维材料（如石墨烯）和只有当放置在特定支撑结构上才能保持稳定的半金属薄膜（如硅酮）之间的空白。
硼墨烯具有坚固的共价键，因而它比硅酮更稳定。此外，硼墨烯具有与石墨烯相似的机械性能，并且具有相当可观的硬度。
硼墨烯薄膜与金属、半金属和非金属三大领域都有所交集，这是其它二维材料都没有的特性。
展望硼墨烯
因为硼墨烯同时具有金属性和原子厚度，因而硼墨烯可能广泛应用于电子产品到光伏等领域。不过，未来该材料能否应用于商业中，还要取决于科学家是否能统一其制造工艺，而不是像现在这样，生产出各种性质不同的版本。那么，具有这些优异性能的硼墨烯，在未来能否像石墨烯一样在不同领域大展身手呢，让我们拭目以待！
来源：新材料在线
六方氮化硼(h-BN)基复合陶瓷的力学性能、高温耐热性、抗热震性、耐烧蚀性能、介电透波性能、抗熔融金属侵蚀性能和可加工性等十分优异,而且还可以通过晶粒排列的织构化赋予明显各向异性,在航空航天、电子、冶金、机械、能源等领域具有重要应用前景,因此受到各国材料科技工作者和工业界的重视天元以石墨烯和六方氮化硼两种二维原子晶体材料为主,面向宏观功能应用,通过化学气相沉积方法制备大面积高质量单层石墨烯和六方氮化硼,针对其功能涂层性质、亲疏水性、多层石墨烯的气流致生电效应以及氧化锌纳米薄膜中的波动势进行了系统深入地研究,取得如下主要研究进展:
1.单层六方氮化硼的可控生长及其抗氧化、减摩擦的涂层性质:天元系统地研究了六方氮化硼在铜孪晶上的化学气相沉积行为。发现在无氧环境下六方氮化硼倾向于在孪晶窄带上生长。引入氧可以有效抑制这种选择性,实现均匀生长。第一性原理计算揭示其原因是氧辅助下前驱物分子的脱氢能垒的降低。此外,发现通过化学气相沉积法生长的高质量大面积单层六方氮化硼能显著的调节基底表面的摩擦、氧化以及绝缘性能。结合六方氮化硼高的热稳定性及化学稳定性,这些优异的涂层性质使其在功能涂层材料方面具有重要应用价值。
2.六方氮化硼和石墨烯与基底材料无关的独特润湿性能:天元研究揭示出新生长的六方氮化硼薄膜的接触角和基底材料以及六方氮化硼层数无关。第一性原理计算和范德华作用分析证实单层六方氮化硼可以有效地调节水分子和不同基底间的作用,而使得不同基底材料具有表观趋同的疏水性。暴露在空气中后,由于表面吸附空气中的有机分子,六方氮化硼和石墨烯的接触角都会单调增加,很快达到一个与基底材料无关的饱和值。这一饱和接触角对基底材料、层数以及溶液离子种类等多个因素的变化都几乎没有响应,并在长达八个月的实验跨度内保持不变,显示了其润湿统一性和稳定性。这一特殊的单原子层覆层的润湿性质具有重要的实用性。
3.多层石墨烯的Seebeck系数与气流致生电以及氧化锌纳米薄膜的波动势:我们发现通过转移-堆叠制备的1-8层石墨烯Seebeck系数在第六层时达到最大值,是单层石墨烯的1.8倍,而其气流致生电电压在第五层达到最大值,是单层石墨烯的1.9倍。天元在石墨烯之外的材料体系中首次观察到波动势效应,发现含离子的溶液表面沿柔性透明的氧化锌纳米薄膜波动时会产生电压。氧化锌薄膜中这种感应电压会随着运动速度线性增加,开路电压可达数十毫伏,短路电流可达微安级别。此外,这种感应生电可以通过串并联有效放大。理论模拟表明氧化锌纳米薄膜较低的载流子浓度和迁移率使其和其他金属性纳米薄膜相比在收集环境能方面有着明显的优势。
声明：本文源自天元化研所官网整合整理，如本站文章和转稿涉及版权等问题，请作者及时联系本站，我们会尽快处理。标题：六方氮化硼和石墨烯的制备 地址：http://www.ty1971.cn/Article/lfdhphsmxd.html
硼烯先驱Nature子刊发文，详解硼烯前世今生！