Ref. 1硼墨烯是纯净的硼原子构成的蜂窝状结构的物质，每个六边形的角上都有一个硼原子。它在银的基层表面形成的。Reprinted with permission from Mannix, A. J. et al.Science 350 1513–1516 (2015).
让我们来认识一下单层材料家族的最新成员——硼墨烯，它是仅有一层原子厚度的硼原子。石墨烯可以称为这一类二维材料的祖爷爷，而这一类材料从2004年开始在世界范围内掀起了一阵风暴。
石墨烯如蜂窝状的碳原子的排列方式使其富有强度，有一定的弹性同时也有很高的电导率，硼墨烯的硼原子也具有相同的性质，但同时它在每个平面填充的六边形
的中央又有一个硼原子。虽然硼墨烯不是完全单层的，已经有让人着迷的现象表明硼墨烯的性质超越了同属二维家族的其他材料。
伊利诺伊州Evanston市西北大学的材料科学家MarkHersam说：“对硼墨烯的研究才刚刚开始”，他也是在12月17日在《科学》杂志上发表
成果[1]的研究团队的一员。“能够得到这一结果很好，从而这一研究领域整体上又有了进步，同时还有很多工作要做”他还说。
硼墨烯具有的方向性
Hersam和他的同事在银的表面制备硼墨烯，具体方法是将固态的硼在高真空的密封容器中加热到450~700
oC生成硼蒸气。虽然硼本是电导性很差，研究团队发现硼墨烯就像金属一样导电。没有被保护的样品在几个小时内就会被氧化，但如果覆盖一层硅就可以保存几
周。 “看到结果我十分高兴。”德州大学奥斯汀分校的一名纳米材料研究员Deji Akinwande说，“它与其他的二维材料很不同，其他的几乎是半导体”。 通过扫描隧道显微镜拍摄的图片可以发现硼墨烯可以有多种形式，这取决于制备时的温度以及硼原子附着在银表面的方式。一些看起来比较光滑，而另一些呈现条纹状，就像播种过的土地那样有像隆起和犁沟那样车辙。 Andrew Mannix 在扫描隧道显微镜下观测到的硼墨烯，可以看到由于下层银材料所形成的车辙状的条纹。
计算发现硼墨烯的沿着条纹方向的电导率比与条纹交叉方向的电导率要大很多，而且它的方向性比石墨烯更严格，同时比沿着同样方向的石墨烯的电导率更强。
Hersam的团队现在正尝试通过实验测量这一特性，他说这一方向性可以使得硼墨烯在特定场合有特别的应用，比如制造生成偏振光的可变滤光片。 “下一步的主要挑战是制造出不依赖基质的这种单层材料。” Akinwande说，“它有很多科学和工程上的应用前景。” 举例说明，如果将单层的硼墨烯与基质隔离可以使得研究人员可以精确测量它的电导率。但实现起来不只是琐碎还很困难。“硼几乎与任何周围的物质都会发生反应，”德国凯撒斯劳滕工业大学的无机化学家Hermann Sachdev这样表示。
但同时硼这种易于反应的特性也可以被利用起来，这样硼墨烯可以持续地作用于其他的化学物质，或是被夹在其他两种物质之间时可以更好地改造其他物质的特性。
硼及其化合物都会很硬，如果可以控制硼墨烯活跃的化学性质就可以用它处理一些比较脆弱的二维材料比如硅烯或是锗烯（分别是硅原子或锗原子构成的二维的单层
材料）。“我希望针对硅烯的研究可以引导人们向这个方向工作”Hersam这样说。 早在二月份，Akinwande制备出第一个硅烯的晶体管[2]，他表示如果获得经费，也愿意研究硼墨烯。Harsam团队测量的结果表明硼墨烯的电子密度比石墨烯大，Akinwande说这说明冷却状态的硼墨烯可能是超导体，也就是传导电流时电阻为零。 硼墨烯的发现甚至给未来二维材料的研究提供了方向。在元素周期表上，硼下面相邻的就是铝，理论研究预测它也可以形成单个原子层厚的蜂窝状排列的铝烯[3]。Akinwande说如果这种材料可以在实验室中制备出来，它的电导率会超过石墨烯和硼墨烯。 Mannix, A. J. et al. Science 350, 1513–1516 (2015). Tao, L. et al. Nature Nanotechnol. 10, 227–231 (2015). Kamal, C., Chakrabarti, A. & Ezawa, M. N. J. Phys. 17, 083014 (2015).
活泼的化学性质
Nature doi:10.1038/nature.2015.19060
References
原文链接：http://www.nature.com/news/atom- ... erials-club-1.19060
翻译\杨硕
校审\檀泽浩
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