8月26日电科技日报 据26日发表在《自然材料》杂志上的最新研究，美国西北大学的工程师首次创造了一种双原子厚度的硼，打破了硼在单原子层极限之外形成非平面团簇的自然趋势。
硼烷是一种单原子硼薄片，是由硼原子组成的具有单原子层厚度的二维材料。它比石墨烯更强、更轻、更灵活，受到科学界的高度期待，或者将成为继石墨烯之后的又一“神奇纳米材料”，有望给电池、电子产品、传感器、太阳能电池和量子计算带来革命性的变化。
然而，单原子层硼烯烃的合成具有挑战性。石墨烯可以通过使用像透明胶带这样简单的东西从固有的层状石墨中剥离，而硼不仅可以从块状硼中剥离。相反，通常需要制备和生长来获得硼，因此需要衬底作为载体或支撑。
五年前，来自同一研究团队的科学家首次创造了单原子厚度的硼烯烃。理论研究预测，制备双层硼烷是可能的，但这项研究的联合资深作者、西北大学的Mark Hessam说：“理论很少告诉你实现这种新结构所需的综合条件。”
如果很难生长单层硼烯，似乎不可能生长多层原子平面结构的硼烯。因为块状硼不像石墨那样分层，超过单原子层的生长将导致团簇的形成，而不是平面结构。研究人员说，试图生长多层硼的关键是找到阻止团簇形成的生长条件。
研究小组发现，纠正条件的关键是用来生长硼烯的基质。在这项研究中，研究人员在平坦的银基底上培养硼烯烃。当暴露在非常高的温度下时，银会在原子台阶结构之间形成异常平坦的“平台”。
当在这些巨大而平坦的梯田上“种植”硼烯时，研究人员看到了第二层的形成。这种双层材料不仅保持了硼烯的所有理想电子性质，而且具有新的优势。例如，这种材料由粘合在一起的两个原子薄层组成，它们之间有一个空间，可以用来储存能量或化学物质。
“有理论预测，双层硼烯烃是一种很有前途的电池材料。”Hessam说，“层与层之间的空间提供了一个容纳锂离子的地方。”
研究小组希望继续生长更厚的硼，或者创造具有不同原子几何形状的双层硼。
“新材料之王”石墨烯于2004年问世，并在科学和工程领域大受欢迎。此后，人们一直在尝试设计新的二维材料，但目前只有硼烯具有与石墨烯相同的纯平面结构。在进一步的探索中，硼烯表现出优良的坚固性、柔韧性和韧性。现在，双层硼烯的成功制备将进一步证明其在力学、光学、电学和传热领域的综合开花能力。虽然近期不可能实现大的突破性应用，但无疑代表了未来新材料的重要发展方向。
