Borofene
Spostati grafene, è arrivato il borofene!
Il borofene è un monostrato cristallino atomico di boro, ovvero, è un allotropo bidimensionale del boro ed è anche noto come foglietto di boro. Predetto teoricamente per la prima volta nella metà degli anni 90 (https://www.sciencedirect.com/science/ar...2896009697), è stato sperimentalmente confermato nel 2015 quando furono sintetizzate diverse strutture di borofene (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4922135/) e (https://www.nature.com/articles/nchem.2491).

Sperimentalmente diversi borofeni atomicamente sottili, cristallini e metallici sono stati sintetizzati sul superfici metalliche pulite in condizioni di ultraalto vuoto. La loro struttura atomica consiste in motivi misti triangoli ed esagonali. La struttura atomica è una conseguenza dell'interazione tra legami a due centri e legami multi centro nel piano, che è tipica degli elementi elettron deficienti come il boro.

I borofeni esibiscono elasticità nel piano e forza ideale. Possono essere più forti del grafene, e più flessibili, in alcune configurazioni. Per esempio, i nanotubi di boro hanno un modulo di Young 2D maggiore di altre strutture note di carbonio e non carbonio. I borofeni subiscono una nuova transizione di fase strutturale sotto carico di trazione nel piano a causa della natura flussionale del loro legame multi centrico nel piano. Il borofene ha potenziale come materiale anodico per le batterie a causa delle sue capacità specifiche teoriche, conduttività elettronica e proprietà di trasporto ionico. L'idrogeno si adsorbe facilmente sul borofene, il quale mostra potenziale per l'immagazzinamento dell'idrogeno – più del 15% del suo peso. Il borofene può catalizzare la rottura dell'idrogeno molecolare in ioni idrogeno, e ridurre l'acqua.

Studi computazionali da parte di I. Boustani e A. Quandt mostravano che piccoli cluster di boro non adottavano geometrie icosaedriche come i borani, invece risultavano quasi essere semi-planari. Questo condusse alla scoperta del cosìdetto principio di Aufbau che predice la possibilità dell'esistenza di borofene, fullereni del boro (borosferene) e nanotubi di boro.
Ulteriori studi mostravano che il borofene esteso, triangolare è metallico e adotta una geometria non planare, piegata. Ulteriori studi computazionali, avviati dalla predizione di un fullerene di boro stabile B80, suggerivano che estesi foglietti di borofene con struttura a nido d'ape e con buchi esaganali parzialmente colmati sono stabili. Queste strutture borofeniche furono predette essere metalliche. Il così chiamato foglietto γ (anche noto come borofene β12 o foglietto υ1/6) è mostrato in figura.
La planarità dei cluster di boro fu confermata sperimentalmente per la prima volta dal team di ricercatori di L.-S. Wang. In seguito mostrarono che la struttura del B36 è il più piccolo cluster di boro ad avere una simmetria sestupla e una buca perfetta esagonale, e che può servire come base potenziale per estesi foglietti di boro bidimensionali.
Dopo la sintesi del silicene, gruppi multipli predissero che il borofene potesse essere potenzialmente realizzato con il supporto di una superficie metallica. In particolare, la struttura cristallina del borofene fu mostrato dipendere dalla superficie del metallo, mostrato una disconnessione da quella in uno stato indipendente.
Nel 2015 due team di ricerca riuscirono a sintetizzare diverse fasi di borofene su superfici di argento(111) in condizioni di ultraalto vuoto. Tra le tre fasi di borofene sintetizzate, il foglietto υ1/6[/sub], o β[sub]12, fu mostrato essere lo stato fondamentale sulla superficie di argento (111), mentre il borofene χ3 fu predetto in precedenza dal team di Zeng nel 2012. Finora, i borofeni esistono solo su substrati; come trasferirli su un substrato compatibile con un dispositivo è necessario, ma rimane una sfida.
La caratterizzazione su scala atomica, supportata da calcoli teorici, ha rivelato strutture che ricordano cluster di boro fusi formati da motivi triangolari ed esagonali misti, come predetto in precedenza dalla teoria e mostrati in figura. La spettroscopia ad effetto tunnel ha confermato che i borofeni sono metallici. Questo è in contrasto con gli allotropi di boro ingombrati, che sono semiconduttori e contrassegnati da una struttura atomica basata su icosaedri B12.


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EdoB, Fenolo




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