Forscher sagen, dass 2-D-Bor für flexible Elektronik am besten sein könnte

İlter Denizoğlu (Vokoloji Uzmanı) - Emre Yücelen İle Stüdyo Sohbetleri #12 (Juli 2019).

Anonim

Obwohl sie als ideal für die Elektronik angepriesen werden, sind zweidimensionale Materialien wie Graphen möglicherweise zu flach und schwer zu dehnen, um in flexiblen, tragbaren Geräten zu dienen. "Welliges" Borophen könnte laut Wissenschaftlern der Rice University besser sein.

Das Reiselabor des theoretischen Physikers Boris Yakobson und experimentelle Mitarbeiter beobachteten Beispiele von natürlich gewelltem, metallischem Borophen, einer atomreichen Borschicht, und deuteten an, dass die Übertragung auf eine elastische Oberfläche die Dehnbarkeit des Materials zusammen mit seinen nützlichen elektronischen Eigenschaften erhalten würde.

Hoch leitfähiges Graphen verspricht eine flexible Elektronik, sagte Yakobson, aber es ist zu steif für Geräte, die auch dehnen, komprimieren oder sogar drehen müssen. Auf einem Silbersubstrat abgeschiedenes Boro- phen hingegen entwickelt nanoskalige Wellen. Schwach an das Silber gebunden, konnte es zur Verwendung auf eine flexible Oberfläche gebracht werden.

Die Studie erscheint diesen Monat in der American Chemical Society-Zeitschrift " Nano Letters".

Rice arbeitete mit Experimentatoren des Argonne National Laboratory und der Northwestern University zusammen, um Borophen zu untersuchen, das in kleinen Mengen hergestellt wurde. Unter dem Mikroskop zeigt Borophen Wellen, die seine wellige Natur zeigen, was bedeutet, dass es stark gestreckt werden kann, sobald es vom Substrat entfernt oder wieder an einem weichen befestigt wird, sagte Yakobson.

Die Gruppe Rice erstellt Computersimulationen, um die Eigenschaften von Materialien aus den Atomen zu analysieren. Simulationen des Erstautors Zhuhua Zhang, Postdoktorand in Yakobsons Gruppe, zeigten, dass hexagonale Leerstellen in Borophen das Material weicher machen, um seine gewellte Form zu erleichtern.

"Borophen ist in seinem typischen Zustand metallisch, mit starker Elektron-Phonon-Kopplung, um mögliche Supraleitung zu unterstützen, und einer reichen Bandstruktur, die Dirac-Kegel enthält, wie in Graphen", sagte Yakobson.

Es gibt eine Schwierigkeit: Borophen benötigt die zugrunde liegende Struktur, um es wellig zu machen. Wenn sie auf einer konturlosen Oberfläche gewachsen sind, ähnelt ihre natürliche Form Graphen, den flachen, hähnchenförmigen Anordnungen von Kohlenstoffatomen. Zhang sagte, dass Borophen besser als ein dreieckiges Gitter mit periodischen Anordnungen von hexagonalen Lücken zu sehen ist.

Borophene ist bevorzugt flach, weil dort seine Energie am niedrigsten ist, sagte Yakobson. Aber überraschenderweise nimmt Borophen, wenn es auf Silber gewachsen ist, seine akkordeonartige Form an, während sich Silber rekonstruiert, um übereinzustimmen. Die Wellung kann beibehalten werden, indem Bor auf ein anderes Substrat "aufgeklebt" wird.

"Diese wellenförmige Konformation scheint aufgrund der außergewöhnlichen strukturellen Flexibilität und der besonderen Wechselwirkungen von Borophen mit Silber bisher einzigartig zu sein und kann zunächst durch eine leichte Kompression in der Schicht ausgelöst werden, wenn ein bisschen zu viele Boratome auf die Oberfläche gelangen", sagte Zhang.

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