Sinds de herontdekking en karakterisering in 2004, grafeen is de focus geweest van talloze onderzoeksinspanningen op meerdere gebieden. Het is een veelzijdig materiaal dat bestaat uit een tweedimensionaal (2-D) koolstofnetwerk, een dunne laag koolstof met een dikte van één atoom. Grafeen is niet alleen sterker dan de sterkste staalsoorten, maar heeft ook een groot aantal interessante chemische, elektronisch, en mechanische eigenschappen waardoor wetenschappers zich afvragen of vergelijkbare 2D-netwerken van andere materialen zulke nuttige eigenschappen zouden kunnen hebben.

Een nieuw 2D-materiaal dat onlangs werd gerapporteerd, is borofeen, een analoog van grafeen bestaande uit booratomen in plaats van koolstofatomen. Echter, zoals men zou verwachten voor 2D-platen van welk materiaal dan ook, de synthese van borofeen is een uitdaging gebleken. Onderzoekers hebben ofwel het gebruik van een substraat nodig om borofeen stabieler te maken of het koppelen van boor met hydroxylgroepen (OH-), die atomaire vlakheid voorkomt.

In een recente studie uitgevoerd aan het Tokyo Institute of Technology, een onderzoeksteam waaronder Tetsuya Kambe, Akiyoshi Kuzume en Kimihisa Yamamoto synthetiseerden atomair vlakke geoxideerde borofeenplaten via een eenvoudige oplossingsmethode. Eerst, ze synthetiseerden gestapelde lagen borofeenoxide via een vrij eenvoudig proces met behulp van een kaliumboorhydridezout (KBH ₄ ). Een röntgenanalyse onthulde de 2-D-gelaagde structuur van het materiaal, waarin lagen booratomen die een hexagonaal 2D-netwerk vormen met zuurstofatomen als bruggen, werden geïntercaleerd met lagen die kaliumatomen bevatten. Vervolgens, de volgende stap was het vinden van een manier om atomair dunne lagen van het borofeenoxidenetwerk te exfoliëren. De onderzoekers bereikten dit door het materiaal in dimethylformamide te doen, wat een veelgebruikt organisch oplosmiddel is. Er werden verschillende soorten metingen uitgevoerd om de structuur van de geëxfolieerde vellen te verifiëren, inclusief elektronenmicroscopie, spectroscopie, en atoomkrachtmicroscopie. De resultaten bevestigden dat de voorgestelde methode effectief was voor het produceren van de gewenste atomair vlakke geoxideerde borofeenplaten.

Eindelijk, de onderzoekers voerden weerstandsmetingen uit om de geleidende eigenschappen van gestapelde borofeenplaten te analyseren en vonden een interessant kenmerk dat anisotropie wordt genoemd. Dit betekent dat de platen verschillende soorten geleidbaarheid vertoonden, afhankelijk van de richting van de stroom. Het materiaal gedroeg zich als een halfgeleider in de richting tussen de vlakken, terwijl het metaalachtig gedrag vertoonde in de richting van het boornetwerk in het vlak. De mechanismen achter deze twee soorten gedrag werden opgehelderd, ook. "Het is belangrijk op te merken dat onze boorplaten gemakkelijk kunnen worden gehanteerd bij omgevingscondities, " zei dr. Kambe, wat aangeeft dat dit baanbrekende onderzoek zou kunnen leiden tot praktische toepassingen voor borofeen.

Het vinden van gemakkelijke methoden voor de synthese van borofeen en op borofeen gebaseerde verbindingen is cruciaal voor het uitvoeren van verder onderzoek naar dit interessante materiaal en de mogelijke toepassingen ervan. "Net als grafeen, borofeen heeft naar verwachting unieke eigenschappen, met inbegrip van buitengewone mechanische eigenschappen en metallisch gedrag dat op verschillende gebieden kan worden geëxploiteerd, " zei Dr. Kambe. Hopelijk, toekomstige bevindingen en ontwikkelingen op het gebied van 2D-materialen zullen onderzoekers in staat stellen hun exotische eigenschappen te gebruiken en aan te passen aan specifieke behoeften.