Bor mag elementar sein, aber es ist sicherlich nicht basisch. Die 2D-Form des Elements, Borophen genannt, ist sehr vielversprechend für Anwendungen in den Bereichen Energie, Sensoren und Informationsspeicherung, aber laut einem Forschungsteam der Nanjing University of Aeronautics and Astronautics ist noch mehr Arbeit erforderlich.
Sie veröffentlichten am 9. Februar eine Übersicht über die jüngsten Arbeiten zu Materialien auf Borophenbasis Nano-Forschungsenergie.
„Borophen ist ein aufstrebendes monoelementares 2D-Material“, sagte Guoan Tai, Professor am State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures und dem Laboratory of Intelligent Nano Materials and Devices des Bildungsministeriums, College of Aerospace Engineering in Nanjing University of Luft-und Raumfahrttechnik. „Obwohl es bei der experimentellen Synthese von Borophen viele Herausforderungen gibt, hat es in den letzten Jahren einige aufregende experimentelle Fortschritte in den Bereichen Energie, Sensorik und Informationsspeicherung gemacht.“
Laut Tai soll Borophen mehrere einzigartige physikalische und chemische Eigenschaften haben, aber es gab keine ausreichende Forschung, um diese Eigenschaften experimentell zu verifizieren. Zu den vorhergesagten Eigenschaften gehören mechanische Nachgiebigkeit, optische Transparenz, ultrahohe Wärmeleitfähigkeit, Supraleitfähigkeit und mehr.
„Obwohl Borophen kontinuierliche Durchbrüche in Theorien und Experimenten erzielt hat, begann die damit verbundene Forschung aufgrund der Komplexität seiner Struktur relativ spät“, sagte Tai und stellte fest, dass erstmals 1997 über stabile 2D-Borschichten berichtet wurde. Stabilere Versionen wurden theoretisiert und experimentell realisiert in den Jahrzehnten seitdem. „Im Vergleich zu theoretischen Arbeiten zu Borophen hinken seine Syntheseexperimente lange hinterher.
Die Forscher fanden heraus, dass die Borophenblätter Halbleitereigenschaften aufwiesen. Zusätzliche Arbeiten verschiedener Gruppen brachten das Material – und die gewünschten Eigenschaften – weiter voran, aber Probleme und Herausforderungen bleiben, sagte Tai.
„Obwohl in den letzten Jahren eine Reihe von Durchbrüchen bei der experimentellen Synthese von Materialien auf Borophenbasis erzielt wurden, ist es immer noch schwierig, stabile Materialien auf Borophenbasis mit großer Fläche, Einkristall und kontrollierbarer Dicke zu erhalten“, erklärt Tai diese wünschenswerte Eigenschaften, weil sie die experimentelle Untersuchung theoretischer Eigenschaften erleichtern.
Neben der Verbesserung der Qualität von Materialien auf Borophenbasis empfehlen die Forscher, Anstrengungen zur Förderung von Studien zu unternehmen, die sich auf die Optimierung der Materialleistung in Energieanwendungen sowie auf die Geräteintegration und potenzielle Systementwicklung konzentrieren.
„Es gibt nur wenige Berichte, die die experimentellen Entwicklungen von Materialien auf Borophenbasis für Anwendungsbereiche, insbesondere Energie, Sensoren und Informationsspeicherung, umfassend abdecken“, sagte Tai. „Unsere Hoffnung ist, dass wir durch die systematische Zusammenfassung des Stands der Borophen-basierten Anwendungen nicht nur die weitere Erforschung anregen, sondern auch die Erforschung von Borophen in anderen Anwendungsgebieten anregen.“
Mehr Informationen:
Chuang Hou et al, Materialien auf Borophenbasis für Energie-, Sensor- und Informationsspeicheranwendungen, Nano-Forschungsenergie (2023). DOI: 10.26599/NRE.2023.9120051
Zur Verfügung gestellt von Tsinghua University Press