| ko.com.ua

Двумерный бор в ряде аспектов может превосходить графен

Двумерный бор

Физик-теоретик Борис Якобзон (Boris Yakobson) и его команда в Университете Райса (Хьюстон, штат Техас) провели численный анализ возможных конфигураций двумерных листов бора. О результатах их работы сообщается в журнале Американского химического сообщества Nano Letters.

Подобные листы бора, свернутые в пустотелую трубку, имеют ряд преимуществ перед углеродными нанотрубками. В частности, они всегда металлические, атомы же углерода могут выстраиваться в конфигурации, дающие либо металлические, либо полупроводящие нанотрубки. Это свойство, известное под термином хиральность, существенно усложняет обработку углеродных нанотрубок.

Решетка бора даже в двух измерениях может иметь множетсво конфигураций. Плотно заполненная атомами она состоит из треугольников. Но лишенные одного атома каждые шесть треугольников превращаются в шестиугольник — решетка становится гексагональной, как у графена. Между этими двумя предельными случаями находится множество полиморфных разновидностей чистого бора, в которых отсутствующие атомы создают рисунки из гексагональных лакун.

Если для углерода отсутствие атомов является дефектом, ухудшающим свойства графена, то для бора, согласно результатам расчетов, оптимум достигается при наличии от 10 до 15% вакансий в двумерной решетке.

Непосредственный расчет тысяч конфигураций бора, отмечает Якобзон, потребовал бы слишком много компьютерного времени. Чтобы снизить затраты, он вместе с еще одним исследователем из Университета Райса, Евгением Пеневым (Evgeni Penev), использовали кластерное разложение (cluster expansion) — метод, обычно применяемый для расчета сплавов.

При этом, пустые места в решетке трактовались как второй ингредиент сплава. Для подобного псевдосплава рассчитывалась энергия образования, на основании которой и определялись наиболее стабильные концентрации «дырок» в решетке бора.

Расчет конфигураций это лишь первый этап исследования, далее предстоит решать более практичные вопросы: можно ли их синтезировать и при каких условиях.

Якобзон, в 2007 г. предсказавший теоретическую возможность шарообразной структуры из 80 атомов бора, отмечает, что трудности экспериментальной работы с этим веществом одновременно являются и преимуществом, поскольку, научная конкуренция здесь не столь велика в сравнении с графеном.

Исследование осуществлялось при поддержке Министерства энергетики и Национального научного фонда США, финансировавших использование университетского компьютерного кластера DAVinCI.

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль