Sería algo terrible que los laboratorios que se esfuerzan por cultivar grafeno a partir de átomos de carbono sigan produciendo grandes y molestos diamantes.

"Eso sería un problema, limpiando los diamantes para poder hacer un trabajo real, ", dijo el físico teórico de la Universidad de Rice, Boris Yakobson, riéndose de la absurda imagen.

Sin embargo, algo así les sigue sucediendo a los experimentadores que trabajan para cultivar boro bidimensional. Los átomos de boro tienen una fuerte preferencia por agruparse en formas tridimensionales en lugar de ensamblarse en hojas prístinas de un solo átomo, como lo hace el carbono cuando se convierte en grafeno. Y los grumos de boro no son tan brillantes.

Yakobson y sus colegas de Rice han avanzado hacia el boro 2-D a través de un trabajo teórico que sugiere las formas más prácticas de hacer el material y ponerlo en funcionamiento. Los cálculos anteriores del grupo indicaron que los nacidos en 2-D conducirían la electricidad mejor que el grafeno.

A través de los cálculos del primer principio de la interacción de los átomos de boro con varios sustratos, el equipo ideó varios caminos posibles que los experimentales pueden tomar hacia el boro 2-D. Yakobson siente que el trabajo puede señalar el camino hacia otros materiales bidimensionales útiles.

Los resultados del equipo de Rice aparecen esta semana en la revista Edición internacional Angewandte Chemie . El estudiante graduado de Rice, Yuanyue Liu, y el científico investigador Evgeni Penev son coautores del artículo.

El laboratorio de Yakobson informó por primera vez en un Nano letras artículo del año pasado que, a diferencia del grafeno, El boro 2-D enrollado en un nanotubo siempre sería metálico. También a diferencia del grafeno, la disposición atómica puede cambiar sin cambiar la naturaleza del material. En lugar de las filas y filas constantes de hexágonos en una hoja de grafeno perfecta, El boro 2-D consta de triángulos. Pero el boro podría tener vacantes (átomos faltantes) sin afectar sus propiedades.

Ésa es la teoría. El problema que queda es cómo hacer las cosas.

"Nosotros estamos, quizás, tan cerca, ", Dijo Penev." Aquí hemos concebido un material que se asemeja al grafeno, pero siempre es conductor sin importar la forma que adopte. Lo que estamos haciendo ahora es explorar diferentes posibilidades para conectar nuestras teorías con la realidad ".

El mejor método ellos calcularon, podría ser alimentar boro en un horno con sustratos de plata u oro en un proceso llamado deposición química de vapor, comúnmente utilizado para hacer grafeno. El sustrato es importante, Penev dijo:porque los átomos tienen que derramarse sobre la superficie y adherirse, pero no demasiado fuerte.

"Tienes que tener un sustrato que no quiera disolver el boro, ", dijo." Por otro lado, desea un sustrato que no se adhiera demasiado. Debería poder desprender la capa de boro ".

Luego, como el grafeno, Estas láminas de boro de un átomo de espesor podrían aplicarse a otras superficies para realizar pruebas y, por último, para uso en aplicaciones.

El estudio también calculó métodos para crear láminas a través de la saturación de átomos de boro en la superficie de sustratos de boruro. y la evaporación de átomos de metal a partir de boruros de metal que deja solo los átomos objetivo en una hoja.

"Hay muchas razones por las que el boro puede ser interesante, "dijo Liu, el primer autor del artículo. "El boro es el vecino del carbono en la tabla periódica, con un electrón menos, que podría aportar mucha física y química nuevas, especialmente en la nanoescala. Por ejemplo, El boro 2-D es más conductor que el grafeno debido a su estructura electrónica y disposición atómica únicas.

"De hecho, comparar (boro) con grafeno es muy útil, ", dijo." Los métodos de síntesis de última generación para el grafeno nos proporcionan buenas plantillas para explorar la síntesis de boro en 2-D ".

Yakobson está pensando un paso más allá del trabajo actual. "Hay muchos grupos, en Rice y en otros lugares, trabajando en boro 2-D, ", dijo." Para apreciar este trabajo, hay que retroceder y contrastarlo con el grafeno; en algún sentido, la síntesis de grafeno es trivial.

"¿Por qué? Dado que el grafeno es un material dado por Dios, ", dijo." Se forma en el mínimo global (energía) para los átomos de carbono - van allí de buena gana. Pero el boro es una historia diferente. No tiene forma plana como mínimo global, lo que lo convierte en un problema realmente sutil. La novedad de este trabajo es que estamos tratando de engañarlo para que construya un motivo bidimensional en lugar de tres ".

The search for 2-D materials with varying qualities is hot right now; another new paper from Rice on a hybrid graphene-hexagonal boron nitride shows the need for a 2-D semiconductor to complement the material's conducting and insulating elements.

Yakobson hopes his study serves as a guideline for practical routes to other novel materials. "Now that there is a growing interest in a variety of 2-D materials, this may be a template, " él dijo.

Yakobson is Rice's Karl F. Hasselmann Professor of Mechanical Engineering and Materials Science and professor of chemistry.