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美国西北大学在探索硼烯的化学性质及其在电子领域应用潜力方面取得突破

2017-02-27 344浏览 标签: 硼烯美国

2017年2月22日,美国西北大学在探索新型二维材料硼烯的化学性质和电子应用潜力方面取得突破。

大约一年以前,硼烯还不存在。在西北大学工程系和美国阿贡国家实验室团队发现这一材料仅仅几个月后,由西北大学麦克米尔工程学院材料科学和工程教授Mark Hersam领导的另一个团队已经在理解其复杂的化学性质和实现其电子潜能方面取得了进展。

硼烯于2015年12月首次被制备出来,是一种具有金属性的二维硼片。虽然硼烯有可能应用于电子器件和光伏设备,但是如果不能将硼烯与其它材料集成,这些应用都不可能实现。而现在,Hersam的团队已经成功地实现了这种集成。Hersam 说:“集成电路是我们所有的计算机、平板电脑和智能手机的核心,集成是推动电子技术进步的关键因素。”

因为硼烯不存在于自然界,科学家必须在实验室里在一张银纸上合成它。Hersam的团队在硼烯顶部沉积了一种有机材料(苝-3,4,9,10-四羧酸二酐),试图将这两种材料结合在一起。苝-3,4,9,10-四羧酸二酐是一种几乎可以在任何界面自组装的有机材料。研究人员发现硼烯与其旁边的有机材料自组装单层形成了几乎完美的界面。可以高度控制不同材料之间交界面的形成将助力集成器件,包括二极管和光伏的制备。

Hersam团队的发现不仅为探索硼烯的电子应用奠定了基础,同时也阐明了它的基本性质。科学家们面临的下一个挑战是在不会干扰其电子性能的同时将硼烯从银纸上移到惰性基质上。Hersam 说:“硼烯一年前还不存在,十二个月后,我们就已经形成了它与其它材料基本完美的界面。硼烯具有独一无二的通过自组装形成界面的能力,我们正在开始理解它的化学性质,这将指导我们将该材料转移到适当的基板上以实现进一步集成。”


图 硼烯-有机材料界面的分子分辨率图像

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