新型二维材料比钢更坚固 有望在纳电子学和量子信息技术领域“大显身手”

据美国阿贡国家实验室官网近日报道，该机构科学家与西北大学和佛罗里达大学合作，制造出了由硼和氢原子构成的稳定纳米片，这种名为氢化硼烯的二维材料仅两个原子厚，且比钢更坚固，有望在纳电子学和量子信息技术领域“大显身手”。

二维材料指具有长度和宽度、但厚度仅一两个原子的奇异材料，它们有望大幅提升电子设备、太阳能电池和医疗设备的性能。近几十年来，二维材料科学领域最激动人心的突破之一是2004年石墨烯“横空出世”，这种二维碳片的厚度仅一个原子，却比钢坚固200倍。两位发明者安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因此荣膺2010年诺贝尔物理学奖。2015年，包括阿贡国家实验室下属纳米材料中心在内的团队首次合成了硼烯——厚度仅一个原子的硼片。然而，石墨烯是常见材料石墨中许多相同原子层中的一层，而硼烯却没有类似的母结构，因此很难制备。而且，硼烯会很快与空气发生反应，这意味着它极不稳定，容易变形。

西北大学材料科学和工程学教授马克·赫萨姆解释说：“硼烯本身存在各种问题，但当我们将硼烯和氢混合时，其产物会突然变得稳定得多，在纳电子学和量子信息技术等新兴领域有很大的应用潜能。”

在最新研究中，研究团队在银衬底上生成硼烯，随后使之与氢接触，形成氢化硼烯。然后，他们联合一台扫描隧道显微镜和基于计算机视觉的算法，将结构理论模型与实验测量数据进行比较，揭示了氢化硼烯的复杂结构。而且，该团队的自动化分析技术未来也可用于识别其他复杂的纳米结构。

该实验室的皮埃尔·达兰塞特说：“我们的新研究真正令人鼓舞的地方在于，银衬底上的氢化硼烯纳米片与硼烯不同——氢化硼烯相当稳定。这意味着，氢化硼烯应该很容易与其他材料结合起来为光电子学制造新设备，这种光控和发光设备可用于电信和医疗设备等领域。”

该实验室纳米科学家玛丽亚·陈则表示：“就实现氢化硼烯在纳电子学领域的巨大潜力而言，这些研究结果是重要一步。”(记者 刘霞)

关键词： 新型二维材料