Химики из Китайской Академии Наук впервые получили плоские моноатомные листы бора — соседа углерода по таблице Менделеева. Среди других квазидвухмерных форм бора, эти материалы являются самыми близкими аналогами графена, хотя и отличаются от него по химической структуре. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry, кратко о нем сообщает блог Королевского Химического Общества (Великобритания).

Ученым удалось синтезировать соединение путем прямого осаждения бора на монокристаллическую серебряную подложку. Для этого химики испаряли образец элементарного бора в высоком вакууме и помещали в атмосферу паров горячую подложку. Затем образец исследовали методами сканирующей туннельной микроскопии. При температурах подложки до 230°C на подложке образовывались лишь отдельные кластеры из атомов бора, однако с ростом температуры авторы увидели образование двух различных по структуре плоских листов из атомов бора.

Зигзагообразная форма плоских листов атомов бора. Baojie Feng et al. / Nature Chemistry, 2016

Структуры двух открытых форм монослоев бора: слева — β12-лист, справа — χ3-лист. Baojie Feng et al. / Nature Chemistry, 2016

Первая из структур образовывалась при температурах порядка 300°C. На изображениях сканирующего туннельного микроскопа она выглядит как прямоугольная решетка. Химики соотнесли ее с теоретически предсказанной формой β12-листа. Такая структура состоит из треугольников B3, объединяющихся в правильные шестиугольники, соединенные между собой в полосы. 

Вторая структура была обнаружена при дополнительном отжиге серебряной подложки при 380°C. Как и в β12-листе, основной элемент структуры — треугольники из атомов бора, но они объединяются в данном случае в зигзагообразные полосы. Этот тип двумерного бора получил название χ3-листа. Авторы подчеркивают, что образование двумерных плоских листов бора возможно в первую очередь благодаря стабилизирующему эффекту серебра, который делает устойчивой электронную структуру «плоских» атомов бора.

Ранее российско-американско-китайская группа исследователей уже получала одноатомный слой атомов бора, названный по аналогии с графеном борофеном. Однако, он был не плоским, а складчатым, в отличие от новых структур. До того другая группа китайских химиков создала почти плоскую структуру из бора, в основе которой лежат додекаэдры. Однако назвать ее одноатомной нельзя.

Открытые формы плоского бора были предсказаны ранее теоретическими работами. Материаловеды надеются, что электронные свойства подобных необычных структур можно будет использовать в наноразмерных электронных устройствах.

Автор: Владимир Королёв