全硼石墨烯研究取得重要进展

 

      我系李隽教授研究组与美国布朗大学王来生教授研究组的合作研究发现,化学元素周期表中第5号元素硼也可能形成类似石墨烯的单层平面原子结构。这种全硼石墨烯被命名为硼墨烯(borophene)。我系胡憾石博士和赵亚帆博士承担了有关理论研究工作。该项研究进展近日发表在《自然通信》(Nature Communications, 2014, 5, 3113, DOI:10.1038/ncomms4113)杂志上。科技日报130日对此项研究工作进行了报道。

         

   1. B36单元构成的全硼石墨烯

 

        

   2. B36中的多中心双电子化学键

 

      石墨烯是近年来科学家们关注的新型材料之一,其碳原子排列成六边形,呈蜂窝环状结构。随着石墨烯的发现,科学家开始探索在周期表上与碳相邻的硼是否也能形成单原子层平面结构。由于硼比碳少一个电子,因此不可能像碳一样形成蜂窝状的类石墨烯。十年前王来生教授与李隽教授的研究组曾通过实验和理论研究,发现硼元素形成的团簇呈平面结构,并具有与碳元素形成的环状烯烃类似的平面大Ppi)键(Nature Materials, 2003, 2, 827-833)。通过多年的合作研究,他们发现36个硼原子可形成高度对称的六边形单原子层平面结构,其正中间有一个完美的六边形空穴(图1)。由这种单元组成的硼墨烯结构具有非常新颖的多中心化学键(图2)。由于硼-硼键具有类似于碳-碳键的高强度,硼墨烯可能会有非常重要的应用前景。这一发现为开发全新的硼元素形成的层状纳米材料通过了重要启示。

 

有关研究工作参见下列网页:

http://www.nature.com/ncomms/2014/140120/ncomms4113/full/ncomms4113.html