硼墨烯

在這項最新研究中，科學家使用物理氣相沉積技術製造出了硼薄膜。使用這種方法時，硼在超高級真空下被氣化。氣化後的粒子在真空中轉移到目標平面上(這項研究中採用的是銀)，並沉積成一層薄膜。研究人員能夠獲得一系列不同的平面硼結構，取決於硼粒子的移動方向和沉積條件。 ^[1] 

科學家一直感興趣這種單層二維材料的獨特屬性，特別是其電子性質。硼墨烯是一種不同尋常的材料，因為它在納米尺度表現出很多金屬特性，而三維硼或者散狀硼都只是非金屬半導體。因為硼墨烯同時具有金屬性和原子厚度，從電子產品到光伏發電都具有廣泛的應用可能性。 ^[2] 

與其在元素週期表上的“鄰居”碳元素相似，硼也經常以不同的“面孔”示人，被稱為“同位異形體”。石墨由很多二維層堆疊而成，可以被整層“撕開”，但對於二維硼墨烯而言，則不具備這樣的屬性。領導這項研究的納米科學家南森·郭爾辛格説：“硼墨烯非常有趣，它不同於先前的二維材料，不會自然出現。” ^[2] 

雖然已明確有16種硼元素的同位異形體，但此前科學家從未製作出整張的單層硼墨烯。研究人員稱，這是一種令人興奮的、尚待發現和探索的全新材料。 ^[2] 

硼在納米尺度的原子配置不同尋常。當其他二維材料看起來很光滑的時候，硼墨烯看起來卻像瓦楞紙板，具體取決於其原子之間如何結合。這種結構決定了其導電屬性具有方向性，這在其他二維材料中很罕見。此外，基於對該材料的理論預測，它還很可能有較高的拉伸強度。 ^[2] 

對這些硼墨烯薄膜的分析顯示，有些薄膜和“硼墨烯”分子結構模型具有一定的相似之處，都是由36個硼原子形成三個相互聯結的準平面環，中間留下一個六邊形的空洞。不過，這些新型薄膜並非由單個分子構成，而是由若干層這樣的環狀結構組成，顯示出面外彎曲振動特徵。這些片段會自行形成一個六邊形結構，中間環繞着一個硼原子，就好像一隻蜜蜂坐在蜂巢正中間一樣。此外，科學家還觀察到了其它結構，如一種絲帶狀的材料等。 ^[1] 

對這些薄膜的電子特性分析顯示，它們具有類似金屬的性質，但它們的電子特性取決於電流流動的方向。換句話説，電子穿過硼墨烯的方向不同，移動的方式也不同。這一特性的專業名稱叫做：“電子特性的各向異性”。 ^[1] 

需要指出的是，發現和合成硼墨烯實際上藉助了計算機模擬仿真工具。 ^[2] 

硼墨烯比硅酮更穩定，因為它存在着堅固的共價鍵。此外，硼墨烯具有與石墨烯相似的機械性能。在本文討論的例子中，硼墨烯在垂直方向上的機械性能是不同的。石墨烯的楊氏模量為340 GPa-nm，而硼墨烯在水平方向上的楊氏模量比石墨烯更高(398 GPa-nm)，在垂直方向上的楊氏模量則比石墨烯要低(170 GPa-nm)。此外，硼墨烯也具有相當可觀的硬度。 ^[1]