Los científicos de la Universidad de Rice han determinado que el boro bidimensional aún teórico ajustaría su forma dependiendo del sustrato utilizado en el proceso de crecimiento. Descubrieron que un sustrato de cobre sería lo mejor para cultivar boro plano en un horno de deposición de vapor químico. Crédito:Universidad Zhuzha Zhang / Rice
Los científicos de la Universidad de Rice han determinado teóricamente que las propiedades de las láminas de boro con un grosor de átomos dependen de dónde aterrizan esos átomos.
El cálculo de las energías átomo por átomo involucradas en la creación de una hoja de boro reveló que el sustrato metálico, la superficie sobre la que se cultivan materiales bidimensionales en un horno de deposición química de vapor (CVD), marcaría la diferencia.
El físico teórico Boris Yakobson y sus colegas de Rice encontraron en trabajos anteriores que la CVD es probablemente la mejor manera de producir boro 2-D altamente conductor y que el oro o la plata podrían ser los mejores sustratos.
Pero sus nuevos cálculos muestran que puede ser posible guiar la formación de boro 2-D adaptando las interacciones boro-metal. Descubrieron que el cobre, un sustrato común en el crecimiento del grafeno, podría ser mejor obtener boro plano, mientras que otros metales guiarían el material resultante en sus formas únicas.
Los resultados del equipo de Rice aparecen hoy en la revista Angewandte Chemie .
"Si crea boro 2-D sobre cobre, obtienes algo diferente a si lo hicieras en oro, plata o níquel, "dijo Zhuhua Zhang, un investigador postdoctoral de Rice y autor principal del artículo. "De hecho, obtendría un material diferente con cada uno de esos sustratos ".
El boro bidimensional tomaría formas diferentes, dependiendo del sustrato utilizado en el crecimiento de la deposición de vapor químico, según investigadores de la Universidad de Rice. Crédito:Universidad Zhuzha Zhang / Rice
En la deposición de vapor químico, los gases calentados depositan átomos en el sustrato, donde idealmente forman una celosía deseada. En grafeno y nitruro de boro, los átomos se asientan en matrices hexagonales planas independientemente del sustrato. Pero boro, los investigadores encontraron, es el primer material 2-D conocido que variaría su estructura en función de las interacciones con el sustrato.
El boro perfectamente plano sería una cuadrícula de triángulos con hexágonos ocasionales donde faltan átomos. Los investigadores realizaron cálculos en más de 300 combinaciones de boro y metal. Descubrieron que el patrón de átomos en una superficie de cobre coincidía muy bien con el boro 2-D y la fuerza de sus interacciones ayudaría a mantener el boro plano. Un sustrato de níquel funcionaría casi igual de bien, ellos encontraron.
Sobre oro y plata, determinaron que las interacciones atómicas débiles permitirían que el boro se deformara. En una extensión, Teorizaron que la formación natural, Los icosaedros de boro de 12 átomos se ensamblarían en láminas interconectadas sobre cobre y níquel, si el suministro de boro fuera lo suficientemente alto.
Una desventaja restante del boro 2-D es que, a diferencia del grafeno, seguirá siendo difícil de separar de su sustrato, que es necesario para su uso en aplicaciones.
Pero esa fuerte adhesión puede tener un beneficio secundario. Cálculos adicionales sugirieron que el boro sobre el oro o el níquel puede rivalizar con el platino como catalizador para las reacciones de desprendimiento de hidrógeno en aplicaciones como las pilas de combustible.
"En 2007 predijimos la posibilidad de fullerenos de boro puro, ", Dijo Yakobson." Siete años después, el primero se observó en un laboratorio. Esta vez, con la enorme atención que los investigadores están prestando a los materiales 2-D, Espero que algún laboratorio de todo el mundo produzca boro 2-D mucho antes ".
