Hoewel ze worden aangeprezen als ideaal voor elektronica, tweedimensionale materialen zoals grafeen zijn mogelijk te vlak en moeilijk uit te rekken om te dienen in flexibele, draagbare apparaten. "Golvend" borofeen is misschien beter, volgens wetenschappers van Rice University.

Het Rice-lab van theoretisch fysicus Boris Yakobson en experimentele medewerkers observeerden voorbeelden van natuurlijk golvende, metaalborofeen, een atoomdikke laag boor, en suggereerde dat het overbrengen ervan op een elastisch oppervlak de rekbaarheid van het materiaal zou behouden, samen met zijn nuttige elektronische eigenschappen.

Sterk geleidend grafeen belooft voor flexibele elektronica, Yakobson zei, maar het is te stijf voor apparaten die ook moeten worden uitgerekt, comprimeren of zelfs draaien. Maar borofeen dat op een zilversubstraat wordt afgezet, ontwikkelt golvingen op nanoschaal. Zwak gebonden aan het zilver, het kan worden verplaatst naar een flexibel oppervlak voor gebruik.

Het onderzoek verschijnt deze maand in het tijdschrift American Chemical Society Nano-letters .

Rice werkte samen met experimentatoren van het Argonne National Laboratory en de Northwestern University om borofeen, die in kleine hoeveelheden is gemaakt. Onder de microscoop, borofeen vertoont golvingen die zijn golvende karakter demonstreren, wat betekent dat het sterk kan worden uitgerekt zodra het van het substraat is verwijderd, of opnieuw vastgemaakt aan een zachte, zei Yakobson.

De Rice-groep bouwt computersimulaties om de eigenschappen van materialen vanaf de atomen te analyseren. Simulaties door eerste auteur Zhuhua Zhang, een postdoctoraal onderzoeker in de groep van Yakobson, toonde aan dat hexagonale vacatures in borofeen het materiaal helpen verzachten om de gegolfde vorm te vergemakkelijken.

"Borofeen is metaalachtig in zijn typische staat, met sterke elektron-fononkoppeling om mogelijke supergeleiding te ondersteunen, en een rijke bandstructuur die Dirac-kegels bevat, zoals in grafeen, ' zei Yakobson.

Er is een probleem:Borofeen heeft de onderliggende structuur nodig om het golvend te maken. Wanneer gekweekt op een karakterloos oppervlak, zijn natuurlijke vorm lijkt op grafeen, de flat, kippengaas arrays van koolstofatomen. Zhang zei dat borofeen beter kan worden gezien als een driehoekig rooster met periodieke reeksen van hexagonale vacatures.

Borofeen geeft er de voorkeur aan plat te zijn, omdat daar de energie het laagst is. zei Yakobson. Maar verrassend genoeg wanneer gekweekt op zilver, borofeen neemt zijn accordeonachtige vorm aan, terwijl zilver zichzelf reconstrueert om erbij te passen. De golving kan worden behouden door borium op een ander substraat te "verlijmen".

"Deze golvende conformatie lijkt tot dusver uniek vanwege de uitzonderlijke structurele flexibiliteit en specifieke interacties van borofeen met zilver, en kan aanvankelijk worden veroorzaakt door een lichte compressie in de laag wanneer een beetje te veel booratomen op het oppervlak komen, ' zei Zhang.