Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Chicago hebben een route ontdekt om boornitride te veranderen, een gelaagd 2D-materiaal, zodat het kan binden aan andere materialen, zoals die gevonden worden in elektronica, biosensoren en vliegtuigen, bijvoorbeeld. In staat zijn om boornitride beter in deze componenten op te nemen, zou hun prestaties drastisch kunnen verbeteren.

De wetenschappelijke gemeenschap is al lang geïnteresseerd in boornitride vanwege zijn unieke eigenschappen — het is sterk, ultradun, transparant, isolerend, lichtgewicht en warmtegeleidend - wat, in theorie, maakt het een perfect materiaal voor gebruik door ingenieurs in een breed scala aan toepassingen. Echter, De natuurlijke weerstand van boornitride tegen chemicaliën en het ontbreken van moleculaire bindingsplaatsen op het oppervlak hebben het voor het materiaal moeilijk gemaakt om contact te maken met andere materialen die in deze toepassingen worden gebruikt.

UIC's Vikas Berry en zijn collega's zijn de eersten die melden dat behandeling met een superzuur ervoor zorgt dat boornitridelagen uiteenvallen in atomair dikke platen, terwijl bindingsplaatsen op het oppervlak van deze vellen worden gecreëerd die mogelijkheden bieden om te communiceren met nanodeeltjes, moleculen en andere 2D-nanomaterialen, zoals grafeen. Dit omvat nanotechnologieën die boornitride gebruiken om nanocircuits te isoleren.

Hun bevindingen zijn gepubliceerd in ACS Nano , een tijdschrift van de American Chemical Society.

"Boornitride is als een stapel zeer plakkerige papieren in een riem, en door deze riem te behandelen met chloorsulfonzuur, we hebben positieve ladingen op de boornitridelagen geïntroduceerd die ervoor zorgden dat de platen elkaar afstoten en uit elkaar gingen, " zei Berry, universitair hoofddocent en hoofd chemische technologie aan het UIC College of Engineering en corresponderende auteur op het papier.

Berry zei dat "zoals magneten met dezelfde polariteit, " deze positief geladen boornitride platen stoten elkaar af.

"We hebben aangetoond dat de positieve ladingen op de oppervlakken van de gescheiden boornitride-platen het chemisch actiever maken, "Zei Berry. "De protonering - de toevoeging van positieve ladingen aan atomen - van interne en randstikstofatomen creëert een steiger waaraan andere materialen kunnen binden."

Berry zei dat de mogelijkheden voor boornitride om composietmaterialen te verbeteren in toepassingen van de volgende generatie enorm zijn.

"Boor en stikstof staan ​​links en rechts van koolstof in het periodiek systeem en daarom, boornitride is isostructureel en iso-elektronisch voor op koolstof gebaseerd grafeen, dat wordt beschouwd als een 'wondermateriaal, '" zei Berry. Dit betekent dat deze twee materialen vergelijkbaar zijn in hun atomaire kristalstructuur (isostructureel) en hun algehele elektronendichtheid (iso-elektrisch), hij zei.

"We kunnen dit materiaal potentieel gebruiken in alle soorten elektronica, zoals opto-elektronische en piëzo-elektrische apparaten, en in vele andere toepassingen, uit zonnecelpassiveringslagen, die functioneren als filters om alleen bepaalde soorten licht te absorberen, tot medische diagnostische apparaten, ' zei Bes.