Стабильная 2D-структура бора превосходит графен

Во многих отношениях бор можно рассматривать как аналог углерода. Его гипотетические наноструктуры — наночастицы, нанотрубки и 2D-аллотропы, поэтому привлекают большое внимание. С ними связывают надежды повторить или даже превзойти уникальные свойства углеродных наноструктур.

Новые результаты, полученные Группой теоретической кристаллографии Университета Стоуни Брук (штат Нью-Йорк), и представленные в журнале Physical Review Letters, заставляют пересмотреть многочисленные предположения и прогнозы в отношении наноструктур бора, сделанные ранее.

«Мы установили, что альфа-плоскость (двумерная структура из треугольных и гексагональных элементов) крайне нестабильна, что ставит под сомнение предыдущие модели наноструктур бора, — утверждает один из авторов статьи, Артем Оганов. — В частности, мы открыли, что весьма нестабильными являются плоские монослойные структуры бора, реальные же структуры имеют конечную толщину. Этот результат, по всей вероятности, приведет к пересмотру структурных моделей наночастиц и нанотрубок бора. Вполне возможно, что и полые структуры, такие как фуллерены, для бора окажутся нестабильны».

Исследования, выполненные при помощи программы прогнозирования структуры USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xrystallography), которая была разработана в лаборатории Оганова, дали и положительные результаты. Открытая двумерная структура бора по электронным свойствам в ряде отношений превосходит графен. Она обеспечивает перенос электронов с субсветовыми скоростями, как если бы они не имели массы, причем, в некоторых направлениях электроны распространяются быстрее, чем в графене. Уникальная анизотропия свойств выражается в том, что, в зависимости от ориентации вектора движения электроны в двумерном боре могут перемещаться или медленнее, чем в графене (на 38%), или быстрее (на 34%). Это качество может оказаться весьма ценным для приложений в электронике.

Исследователи планируют перейти к практической проверке численных прогнозов. Впрочем, учитывая высокую химическую реактивность бора, получение гипотетической 2D-структуры «в натуре» может оказаться весьма трудоемким делом. «Эта работа поднимает больше вопросов, чем дает ответов, и создает предпосылки для новой волны исследований физики и химии материалов на основе бора» — подводит итог статья в Physical Review Letters.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI