A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Borofen je 2D alotropická modifikace boru, jde o krystalickou monovrstvu tvořenou atomy boru. První předpověď existence této modifikace je z roku 1997,[1] v roce 2015 se povedlo připravit první borofenové struktury.[2][3][4]
Vlastnosti
Depozicí na čistý kovový substrát v ultravysokém vakuu byla připravena skupina krystalických a metalických borofenů.[2][3] Jejich struktury sestávají z trojúhelníkových a šestiúhelníkových motivů. Struktura je dána kombinací dvoucenterních a vícecenterních vazeb, které jsou typické pro elektronově deficitní prvky, jako je bor.
Borofeny vykazují elasticitu v rovině a vysokou pevnost. V některých modifikacích mohou být pevnější a pružnější než grafen. Na základě výpočtů se předpokládá, že bude mít borofen elektronovou strukturu kovů, jelikož je bor lehčí než jakýkoliv kov, půjde o nejlehčí experimentálně připravený 2D kovový materiál.[5]
Díky teoretickým vysokým měrným kapacitám, elektrické a iontové vodivosti je borofen perspektivním materiálem pro anody akumulátorů. Má také schopnost snadno adsorbovat vodík, více než 15 % vlastní hmotnosti, to je zajímavé pro systémy na ukládání vodíku.[6] Borofen také dokáže katalyzovat rozklad molekulárního vodíku (H2 → 2 H) a redukovat vodu.[7]
Historie
Výpočetní studie I. Boustaniho a A. Quandta z roku 1997 ukázaly, že malé klastry boru nemají ikosaedrickou geometrii jako borany, ale že jsou kvazirovinné.[1] To vedlo k objevu tzv. Aufbau principu,[8] který předpovídá možnost vzniku borofenu (bórových listů),[1] bórových fullerenů (borosférenů)[9] a bórových nanotrubic.[9][10][11]
Další studie ukázaly, že rozšířené trojúhelníkové borofeny jsou kovové a zaujímají neplanární, prohnutou geometrii.[12][13] Další výpočetní studie, založené na předpovědí stabilního bórového fullerenu B80,[14] naznačily, že rozšířené borofenové listy s voštinovou strukturou a s částečně vyplněnými hexagonálními otvory jsou stabilní.[15][16] Tyto struktury borofenu byly předpovězeny jako kovové. Takzvaný γ list je známý také jako β12 borofen nebo υ1/6 list.[15]
Planarita borových plátů byla poprvé experimentálně potvrzena v roce 2003.[17] Později ukázali, že struktura B36 je nejmenší 2D jednotka bóru, která má šestičetnou symetrii a uprostřed šestiúhelníkový otvor. Může tedy sloužit jako potenciální základ pro složitější dvourozměrné struktury bóru.[18]
Syntéza silicenu ukázala, že by mohl být borofen připraven depozicí na kovový substrát.[19][20][21] Zejména se ukázalo, že krystalová struktura borofenu je dána strukturou kovového povrchu na který byla deponována.[22]
V roce 2015 se dvěma výzkumným týmům podařilo syntetizovat různé fáze borofenu na povrchu krystalu stříbra(111) v ultravysokém vakuu.[23][24] Ze tří syntetizovaných fází borofenu se, v souladu s dřívější teorií, jako základní stav na povrchu Ag(111) potvrdil list v1/6 neboli β12,[22] zatímco struktura borofenu χ3 byla predikována až v roce 2012.[25] Borofeny zatím existují pouze na substrátech, na kterých byly připraveny.[26]
Syntéza
Hlavní metodou pro růst vysoce kvalitního borofenu je epitaxe z molekulárních svazků. Vysoká teplota tání boru a růst borofenů při mírných teplotách představovaly pro syntézu borofenů značnou výzvu. S využitím pyrolýzy diboranu (B2H6) jako zdroje čistého boru skupina výzkumníků poprvé oznámila růst monoatomických vrstev borofenu pomocí chemické depozice z plynné fáze (CVD).[27] Vrstvy borofenu vytvořené pomocí CVD vykazují průměrnou tloušťku 4,2 Å, krystalickou strukturu a kovovou vodivost.[27]
Charakterizace v atomárním měřítku, podpořená teoretickými výpočty, odhalila struktury připomínající roztavené klastry bóru sestávající ze smíšených trojúhelníkových a hexagonálních motivů, jak již dříve předpověděla teorie. Skenovací tunelová spektroskopie potvrdila, že borofeny jsou kovové. To je v kontrastu s bulkovými alotropy boru, které jsou polovodivé a vyznačují se strukturou založenou na ikosaedrech B12.
V roce 2021 vědci oznámili přípravu hydrogenovaného borofenu na stříbrném substrátu, produkt nazvali borofan.[28] Struktura je složena ze dvou vrstev, na stříbrném substrátu je vrstva boru a na ní vodíku. Stabilita tohoto produktu je vyšší než stabilita samotného borofenu.[28]
Vícevrstvý borofen
Existence dvoj- a trojvrstev byla poprvé pozorována o borofenu připraveného CVD metodou.[29] Brzy poté byla publikována první cílená příprava dvojvrstvého borofenu.[30]
Odkazy
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Borophene na anglické Wikipedii.
- ↑ a b c BOUSTANI, Ihsan. New quasi-planar surfaces of bare boron. Surface Science. 1997-01, roč. 370, čís. 2–3, s. 355–363. Dostupné online . DOI 10.1016/S0039-6028(96)00969-7. (anglicky)
- ↑ a b MANNIX, Andrew J.; ZHOU, Xiang-Feng; KIRALY, Brian. Synthesis of borophenes: Anisotropic, two-dimensional boron polymorphs. Science. 2015-12-18, roč. 350, čís. 6267, s. 1513–1516. Dostupné online . ISSN 0036-8075. DOI 10.1126/science.aad1080. PMID 26680195. (anglicky)
- ↑ a b FENG, Baojie; ZHANG, Jin; ZHONG, Qing. Experimental realization of two-dimensional boron sheets. Nature Chemistry. 2016-06, roč. 8, čís. 6, s. 563–568. Dostupné online . ISSN 1755-4330. DOI 10.1038/nchem.2491. (anglicky)
- ↑ MIHULKA, Stanislav. Do klubu pozoruhodných 2D materiálů vstupuje borofen. OSEL . 2015-12-20 . Dostupné online.
- ↑ MANNIX, Andrew J.; ZHANG, Zhuhua; GUISINGER, Nathan P. Borophene as a prototype for synthetic 2D materials development. Nature Nanotechnology. 2018-06, roč. 13, čís. 6, s. 444–450. Dostupné online . ISSN 1748-3387. DOI 10.1038/s41565-018-0157-4. (anglicky)
- ↑ WANG, Zhi-Qiang; LÜ, Tie-Yu; WANG, Hui-Qiong. Review of borophene and its potential applications. Frontiers of Physics. 2019-06, roč. 14, čís. 3. Dostupné online . ISSN 2095-0462. DOI 10.1007/s11467-019-0884-5. (anglicky)
- ↑ Sorry, graphene—borophene is the new wonder material that’s got everyone excited. MIT Technology Review . . Dostupné online. (anglicky)
- ↑ BOUSTANI, Ihsan. Systematic ab initio investigation of bare boron clusters:mDetermination of the geometryand electronic structures of B n (n=2–14). Physical Review B. 1997-06-15, roč. 55, čís. 24, s. 16426–16438. Dostupné online . ISSN 0163-1829. DOI 10.1103/PhysRevB.55.16426. (anglicky)
- ↑ a b BOUSTANI, Ihsan. New Convex and Spherical Structures of Bare Boron Clusters. Journal of Solid State Chemistry. 1997-10, roč. 133, čís. 1, s. 182–189. Dostupné online . DOI 10.1006/jssc.1997.7424. (anglicky)
- ↑ GINDULYTĖ, Asta; LIPSCOMB, William N.; MASSA, Lou. Proposed Boron Nanotubes. Inorganic Chemistry. 1998-12-14, roč. 37, čís. 25, s. 6544–6545. Dostupné online . ISSN 0020-1669. DOI 10.1021/ic980559o. (anglicky)
- ↑ QUANDT, Alexander; BOUSTANI, Ihsan. Boron Nanotubes. ChemPhysChem. 2005-10-14, roč. 6, čís. 10, s. 2001–2008. Dostupné online . ISSN 1439-4235. DOI 10.1002/cphc.200500205. (anglicky)
- ↑ BOUSTANI, Ihsan; QUANDT, Alexander; HERNÁNDEZ, Eduardo. New boron based nanostructured materials. The Journal of Chemical Physics. 1999-02-08, roč. 110, čís. 6, s. 3176–3185. Dostupné online . ISSN 0021-9606. DOI 10.1063/1.477976. (anglicky)
- ↑ KUNSTMANN, Jens; QUANDT, Alexander. Broad boron sheets and boron nanotubes: An ab initio study of structural, electronic, and mechanical properties. Physical Review B. 2006-07-12, roč. 74, čís. 3. Dostupné online . ISSN 1098-0121. DOI 10.1103/PhysRevB.74.035413. (anglicky)
- ↑ GONZALEZ SZWACKI, Nevill; SADRZADEH, Arta; YAKOBSON, Boris I. B 80 Fullerene: An Ab Initio Prediction of Geometry, Stability, and Electronic Structure. Physical Review Letters. 2007-04-20, roč. 98, čís. 16. Dostupné online . ISSN 0031-9007. DOI 10.1103/PhysRevLett.98.166804. (anglicky)
- ↑ a b ÖZDOĞAN, C.; MUKHOPADHYAY, S.; HAYAMI, W. The Unusually Stable B 100 Fullerene, Structural Transitions in Boron Nanostructures, and a Comparative Study of α- and γ-Boron and Sheets. The Journal of Physical Chemistry C. 2010-03-18, roč. 114, čís. 10, s. 4362–4375. Dostupné online . ISSN 1932-7447. DOI 10.1021/jp911641u. (anglicky)
- ↑ TANG, Hui; ISMAIL-BEIGI, Sohrab. Novel Precursors for Boron Nanotubes: The Competition of Two-Center and Three-Center Bonding in Boron Sheets. Physical Review Letters. 2007-09-10, roč. 99, čís. 11. Dostupné online . ISSN 0031-9007. DOI 10.1103/PhysRevLett.99.115501. (anglicky)
- ↑ ZHAI, Hua-Jin; KIRAN, Boggavarapu; LI, Jun. Hydrocarbon analogues of boron clusters — planarity, aromaticity and antiaromaticity. Nature Materials. 2003-12-01, roč. 2, čís. 12, s. 827–833. Dostupné online cit. 2023-07-04. ISSN 1476-1122. DOI 10.1038/nmat1012. (anglicky)
- ↑ PIAZZA, Zachary A.; HU, Han-Shi; LI, Wei-Li. Planar hexagonal B36 as a potential basis for extended single-atom layer boron sheets. Nature Communications. 2014-01-20, roč. 5, čís. 1. Dostupné online cit. 2023-07-04. ISSN 2041-1723. DOI 10.1038/ncomms4113. (anglicky)
- ↑ ZHANG, L. Z.; YAN, Q. B.; DU, S. X. Boron Sheet Adsorbed on Metal Surfaces: Structures and Electronic Properties. The Journal of Physical Chemistry C. 2012-08-30, roč. 116, čís. 34, s. 18202–18206. Dostupné online cit. 2023-07-04. ISSN 1932-7447. DOI 10.1021/jp303616d. (anglicky)
- ↑ LIU, Yuanyue; PENEV, Evgeni S.; YAKOBSON, Boris I. Probing the Synthesis of Two-Dimensional Boron by First-Principles Computations. Angewandte Chemie International Edition. 2013-03-11, roč. 52, čís. 11, s. 3156–3159. Dostupné online cit. 2023-07-04. DOI 10.1002/anie.201207972. (anglicky)
- ↑ LIU, Hongsheng; GAO, Junfeng; ZHAO, Jijun. From Boron Cluster to Two-Dimensional Boron Sheet on Cu(111) Surface: Growth Mechanism and Hole Formation. Scientific Reports. 2013-11-18, roč. 3, čís. 1. Dostupné online cit. 2023-07-04. ISSN 2045-2322. DOI 10.1038/srep03238. PMID 24241341. (anglicky)
- ↑ a b ZHANG, Zhuhua; YANG, Yang; GAO, Guoying. Two‐Dimensional Boron Monolayers Mediated by Metal Substrates. Angewandte Chemie International Edition. 2015-10-26, roč. 54, čís. 44, s. 13022–13026. Dostupné online cit. 2023-07-04. ISSN 1433-7851. DOI 10.1002/anie.201505425. (anglicky)
- ↑ MANNIX, Andrew J.; ZHOU, Xiang-Feng; KIRALY, Brian. Synthesis of borophenes: Anisotropic, two-dimensional boron polymorphs. Science. 2015-12-18, roč. 350, čís. 6267, s. 1513–1516. Dostupné online cit. 2023-07-04. ISSN 0036-8075. DOI 10.1126/science.aad1080. PMID 26680195. (anglicky)
- ↑ FENG, Baojie; ZHANG, Jin; ZHONG, Qing. Experimental realization of two-dimensional boron sheets. Nature Chemistry. 2016-06, roč. 8, čís. 6, s. 563–568. Dostupné online cit. 2023-07-04. ISSN 1755-4330. DOI 10.1038/nchem.2491. (anglicky)
- ↑ WU, Xiaojun; DAI, Jun; ZHAO, Yu. Two-Dimensional Boron Monolayer Sheets. ACS Nano. 2012-08-28, roč. 6, čís. 8, s. 7443–7453. Dostupné online cit. 2023-07-04. ISSN 1936-0851. DOI 10.1021/nn302696v. (anglicky)
- ↑ ZHANG, Zhuhua; PENEV, Evgeni S.; YAKOBSON, Boris I. Two-dimensional boron: structures, properties and applications. Chemical Society Reviews. 2017, roč. 46, čís. 22, s. 6746–6763. Dostupné online cit. 2023-07-04. ISSN 0306-0012. DOI 10.1039/C7CS00261K. (anglicky)
- ↑ a b MAZAHERI, Ali; JAVADI, Mohammad; ABDI, Yaser. Chemical Vapor Deposition of Two-Dimensional Boron Sheets by Thermal Decomposition of Diborane. ACS Applied Materials & Interfaces. 2021-02-24, roč. 13, čís. 7, s. 8844–8850. Dostupné online cit. 2023-06-12. ISSN 1944-8244. DOI 10.1021/acsami.0c22580. (anglicky)
- ↑ a b LI, Qiucheng; KOLLURU, Venkata Surya Chaitanya; RAHN, Matthew S. Synthesis of borophane polymorphs through hydrogenation of borophene. Science. 2021-03-12, roč. 371, čís. 6534, s. 1143–1148. Dostupné online cit. 2023-06-12. ISSN 0036-8075. DOI 10.1126/science.abg1874. (anglicky)
- ↑ Chemical Vapor Deposition of Two-Dimensional Boron Sheets by Thermal Decomposition of Diborane. dx.doi.org online. cit. 2023-07-04. Dostupné online.
- ↑ LIU, Xiaolong; LI, Qiucheng; RUAN, Qiyuan. Borophene synthesis beyond the single-atomic-layer limit. Nature Materials. 2022-01, roč. 21, čís. 1, s. 35–40. Dostupné online cit. 2023-07-04. ISSN 1476-1122. DOI 10.1038/s41563-021-01084-2. (anglicky)
Externí odkazyeditovat | editovat zdroj
- Obrázky, zvuky či videa k tématu borofen na Wikimedia Commons
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.
Antropológia
Aplikované vedy
Bibliometria
Dejiny vedy
Encyklopédie
Filozofia vedy
Forenzné vedy
Humanitné vedy
Knižničná veda
Kryogenika
Kryptológia
Kulturológia
Literárna veda
Medzidisciplinárne oblasti
Metódy kvantitatívnej analýzy
Metavedy
Metodika
Text je dostupný za podmienok Creative
Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších
podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky
použitia.
www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk