Учёные вырастили «графен» из бора, что открывает новые горизонты для электроники и аккумуляторов

Теоретики давно предсказали существование плёночных форм бора атомарной толщины — борофенов. Но на практике вырастить однослойный борофен оказалось на порядки сложнее, чем получить графен. Мечты создать многослойный борофен с возможностью межслойного накопления энергии и вовсе казались фантастикой.

Однако учёные смогли получить условия выращивания двухслойного борофена, хотя это произошло совершенно случайно. В опубликованной на днях в издании Nature Materials статье группа учёных из американского Северо-Западного университета сообщила о выращивании образцов двухслойного борофена. Секрет крылся в выборе правильной подложки для процесса.

Два слоя борофена, соединённые межслойными связями (атомы связи показаны пурпурным цветом). Источник изображения: Northwestern

Для производства графена можно использовать простейшие способы, включая атомарно тонкое отслоение с помощью плёнки с липким слоем. Борофен таким образом отделить нельзя. Его структура более прочная и атомарно тонкий слой можно лишь вырастить на специальной подложке. Более того, все попытки вырастить двухслойный борофен заканчивались провалом — вместо второго слоя образовывались объёмные скопления бора в виде монокристаллической структуры.

В одном из своих экспериментов с подложками для выращивания борофена учёные из Северо-Западного университета использовали серебро, которое подвергли нагреву до определённой температуры. Получившаяся подложка выглядела как каскад террас с относительно большой площадью каждая. В ходе опыта выяснилось, что на такой подложке борофен сформировался в виде двух аккуратных слоёв. Этого никто не ожидал, но все были приятно удивлены — нашлось то, о чём давно мечтали.

Двухслойный борофен в теории лучше подходит для аккумуляторов будущего, чем графен. Он более прочный, гибкий и лёгкий. Расстояние между двумя слоями борофена хорошо подходит для удержания ионов и накопления энергии. Этот материал обещает упростить структуру батарей и снизить их вес. Учёные рассчитывают, что смогут изучить открывшиеся возможности для получения борофена в объёмах, которые позволят выявить его свойства и, в итоге, приблизить возможность практического применения.