Ученые усомнились в реальности борофена

Две группы химиков пришли к противоположным выводам о возможности существовании аналога графена, составленного из атомов бора. Ученым из Университета Брауна и китайского Университета Цинхуа удалось получить молекулу, напоминающую фрагмент такого вещества; ученые из МФТИ и Нанкинского университета рассчитали, что оно не может существовать в плоской форме. Обе работы опубликованы практически одновременно: первая их них появилась в Nature Communications, вторая принята к печати в Physical Review Letters (препринт выложен в архиве). Кратко об исследованиях пришет IOP Physics World.

Первой группе удалось получить вещество B₃₆, представляющее собой 36 атомов бора, соединенных в сетку с центральной дыркой. Ученые утверждают, что вещество имеет почти плоскую, слегка искривленную форму и, за исключением краевых атомов, фактически является фрагментом ранее предсказанного альфа-листа из бора. Получить молекулу авторам удалось за счет испарения отдельных атомов кристаллического бора и последующего их охлаждения в вакууме атомами гелия. Полученные «чешуйки» квазиплоского бора ученые собирали в масс-спектрометре и исследовали их стабильность методом фотоэлектронной спектроскопии. Полученное вещество получило название борофен, однако, авторы не знают, обладает ли оно ключевым свойством графена — уникальной мобильностью электронов.

Вторая группа, в которую вошел кристаллограф Артем Оганов, провела компьютерное моделирование плоского бора и обнаружила, что такое вещество (альфа-лист) обладает значительным избытком энергии, то есть не стабильно. В реальных условиях оно должно самопроизвольно превратиться из плоского в многослойное. Строго говоря, расчеты химиков не исключают возможность существования отдельных квазиклоских молекул наподобие B₃₆, но делают крайне маловероятным существования больших плоскостей из бора. Интересно, что при этом авторам моделирования удалось обнаружить такую форму бора (Pmmn-бор), которая по электронным свойствам напоминает графен, хотя ее атомы и не лежат на одной плоскости.

Перспективность и популярность графена привела в последние годы к поиску аналогов, составленных из атомов других элементов. Наиболее изученными «заменителями» углерода пока являются силицен, нитрид бора и станен.

lenta.ru