Borophen könnte Graphen in flexiblen Elektronikanwendungen trumpfen

Anonim

Borophen könnte Graphen in flexiblen Elektronikanwendungen trumpfen


Forscher der Rice University glauben, dass eine spezielle, atomreiche Struktur namens Borophen eine bessere Alternative zu Graphen für flexible Elektronik sein könnte.

Graphen gegen Borophen

In den letzten Jahren haben viele Forscher und Ingenieure Materialien wie Graphen auf ihre Stärke, Flexibilität und Leitfähigkeit untersucht. Graphen wurde in letzter Zeit häufig in den Nachrichten für seine wachsende Popularität in der Forschung einschließlich Graphen elektronische Anwendungen, gedruckten Graphen in der Papierelektronik und Anwendungen in Autobatterien angezeigt.

Graphens regelmäßige Struktur. Bild mit freundlicher Genehmigung von Alexander AlUS (eigene Arbeit) (CC BY-SA 3.0)

Während Graphen auf flexiblen Geräten besser funktioniert als andere Materialien wie Indium-Zinn-Oxid, ist es möglicherweise zu flach und schwer zu dehnen. Dies liegt an der starren hexagonalen Struktur, die Graphen bildet. Aber es gibt eine Struktur von Bor bekannt als "Borophen", die dazu beitragen kann, die Probleme zu lösen, die Graphen in flexiblen Anwendungen hat.

Borne Bucky Bälle

Bereits 2014 zeigte ein Forschungsteam um den theoretischen Physiker Boris Yakobson von der Rice University, dass eine Borstruktur (B36) sehr stabil wäre. Photoelektronenspektroskopie von B36 zeigte, dass die Struktur symmetrisch war, was für eine sich wiederholende blattartige Struktur entscheidend ist.

Gleichzeitig kündigten Forscher die Schaffung eines 40-atomigen Buckyball an, der ausschließlich aus Bor bestand. Es sind diese strukturellen Eigenschaften, die Bor zu einem echten Anwärter auf die Zukunft der Elektronik machen.

Struktur, die den 40 Bor Buckyball zeigt. Bild mit freundlicher Genehmigung von Materialscientist (eigene Arbeit) (CC BY-SA 3.0)

Borophen, Silber und seine Anwendungen

Ein Forscherteam um Boris von der Rice University fand heraus, dass Borophen, wenn es auf einer konturlosen Oberfläche (dh atomar flach) wächst, eine hexagonale Struktur bildet, die Graphen ähnelt. Wenn Borophen jedoch auf einer Silberoberfläche gezüchtet wird, bildet es Wellen (wie sie in einem Akkordeon gefunden werden), was darauf hindeutet, dass das Borophen in dieser Konfiguration viel flexibler ist.

Aber die Beziehung zwischen Borophen und Silber ist noch überraschender, denn wenn das Borophen die Wellungen bildet, rekonstruiert sich das Silber selbst, um dem Wellenmuster zu entsprechen.

Borophenstruktur, die das Dreiecksgitter und die zentrale Leerstelle zeigt. Bild mit freundlicher Genehmigung von Materialscientist (eigene Arbeit) (CC BY-SA 3.0)

Sobald das Borophen gebildet ist, kann es leicht entfernt werden, da die Bindung zwischen dem Silber und Borophen schwach ist. Dies kann ermöglichen, dass atomdicke Borophenschichten auf jedes Substrat übertragen werden, nachdem es mit den Wellen gebildet wurde. Nach der Übertragung sollte das Borophen die gleichen Eigenschaften aufweisen wie auf der Silberoberfläche (Flexibilität, elektrische Eigenschaften usw.)

Die Borophenstruktur (rot) über Silber (grau / blau). Bild mit freundlicher Genehmigung von Zhuhua Zhang / Rice University

Weiterlesen

  • Ein Schritt näher an tragbare flexible Elektronik
  • Warum Graphen Halbleiter für immer verändern kann
  • Soft Robotics Octopus Arms bringen Flexibilität in die Roboterbewegung

Die Eigenschaften von Borophen gehen jedoch über seine Flexibilität hinaus. Borophen in seinem typischen Zustand ist metallisch mit starker Elektron-Phonon-Kopplung. Dies gibt die Möglichkeit einer Supraleitungsunterstützung, bei der Borophen in Anwendungen mit Supraleitern implementiert werden könnte.

Die Borophenstruktur, ein Dreiecksgitter mit periodischen Anordnungen von hexagonalen Leerstellen, enthält auch Dirac-Kegel, die für Anwendungen mit Hall-Effekt wichtig sind.

Zusammenfassung

Borophene könnte der Schlüssel für die Zukunft tragbarer Geräte sein, die flexible Eigenschaften aufweisen und gleichzeitig elektrische Eigenschaften aufweisen. Materialien, die nicht nur biegen, sondern dehnen können, würden es ermöglichen, dass die Elektronik auf jeder Oberfläche mit einer viel geringeren Bruchwahrscheinlichkeit montiert werden kann.

Borophene könnte auch in die Zukunft von Supraleitern Einzug halten und, wenn es mit Supraleitern in der Raumtemperatur verbunden wird, die Welt für immer verändern.