全硼石墨烯研究取得重要進(jìn)展
我系李雋教授研究組與美國布朗大學(xué)王來生教授研究組的合作研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)元素周期表中第5號元素硼也可能形成類似石墨烯的單層平面原子結(jié)構(gòu)。這種全硼石墨烯被命名為硼墨烯（borophene）。我系胡憾石博士和趙亞帆博士承擔(dān)了有關(guān)理論研究工作。該項研究進(jìn)展近日發(fā)表在《自然?通信》（Nature Communications, 2014, 5, 3113, DOI:10.1038/ncomms4113）雜志上。科技日報1月30日對此項研究工作進(jìn)行了報道。
圖1. B36單元構(gòu)成的全硼石墨烯
圖2. B36中的多中心雙電子化學(xué)鍵
石墨烯是近年來科學(xué)家們關(guān)注的新型材料之一，其碳原子排列成六邊形，呈蜂窩環(huán)狀結(jié)構(gòu)。隨著石墨烯的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家開始探索在周期表上與碳相鄰的硼是否也能形成單原子層平面結(jié)構(gòu)。由于硼比碳少一個電子，因此不可能像碳一樣形成蜂窩狀的類石墨烯。十年前王來生教授與李雋教授的研究組曾通過實(shí)驗(yàn)和理論研究，發(fā)現(xiàn)硼元素形成的團(tuán)簇呈平面結(jié)構(gòu)，并具有與碳元素形成的環(huán)狀烯烴類似的平面大P（pi）鍵（Nature Materials, 2003, 2, 827-833）。通過多年的合作研究，他們發(fā)現(xiàn)36個硼原子可形成高度對稱的六邊形單原子層平面結(jié)構(gòu)，其正中間有一個完美的六邊形空穴（圖1）。由這種單元組成的硼墨烯結(jié)構(gòu)具有非常新穎的多中心化學(xué)鍵（圖2）。由于硼-硼鍵具有類似于碳-碳鍵的高強(qiáng)度，硼墨烯可能會有非常重要的應(yīng)用前景。這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)全新的硼元素形成的層狀納米材料通過了重要啟示。
有關(guān)研究工作參見下列網(wǎng)頁：
http://www.nature.com/ncomms/2014/140120/ncomms4113/full/ncomms4113.html
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