Vänta, där, grafen. Du kanske tror att du är århundradets mest intressanta nya nanomaterial, men bor kanske redan har fått dig att slå, enligt forskare vid Rice University.

Ett Rice-team som simulerade endimensionella former av bor - både tvåatomsbredda band och enatomskedjor - fann att de har unika egenskaper. De nya rönen visas denna vecka i Journal of the American Chemical Society .

Till exempel, om metalliska band av bor sträcks, de förvandlas till antiferromagnetiska halvledande kedjor, och när de släpps viks de tillbaka till band.

1-D bormaterialen har också mekanisk styvhet i nivå med de högst presterande kända nanomaterialen.

Och de kan fungera som nanoskala, fjädrar med konstant kraft.

Experimentlaboratorier gör framsteg med att syntetisera atomtunt och bor av fullerentyp, vilket fick risforskaren Boris Yakobson att tro att 1-D bor så småningom också kan bli verkligt.

Yakobsons labb skapar datorsimuleringar på atomnivå av material som inte nödvändigtvis existerar – ännu. Simulering och testning av deras energiska egenskaper hjälper till att vägleda experimentalister som arbetar med att skapa verkliga material. Kolatomkedjor som kallas karbyn, bor fullerener och tvådimensionella filmer som kallas borofen, allt förutspått av Rice-gruppen, har sedan dess skapats av labb.

"Vårt arbete med karbyn och med plant bor fick oss att tänka att en endimensionell kedja av boratomer också är en möjlig och spännande struktur, ", sade Yakobson. "Vi ville veta om det är stabilt och vilka egenskaperna skulle vara. Det är där moderna teoretiska-beräkningsmetoder är imponerande, eftersom man kan göra ganska realistiska bedömningar av icke-existerande strukturer.

"Även om de aldrig existerar, de är fortfarande viktiga eftersom vi undersöker möjligheternas gränser, typ den sista gränsen, " han sa.

Endimensionell bor bildar två väldefinierade faser - kedjor och band - som är sammanlänkade genom en "reversibel fasövergång, " vilket betyder att de kan vända från en form till en annan och tillbaka.

För att demonstrera denna intressanta kemomekanik, forskarna använde en dator för att "dra" ändarna av ett simulerat borband med 64 atomer. Detta tvingade atomerna att omordnas till en enda karbynliknande kedja. I sin simulering, forskarna lämnade ett fragment av bandet för att fungera som ett frö, och när de släppte spänningen, atomerna från kedjan återgick prydligt till bandform.

"Bor är väldigt annorlunda än kol, " sa Yakobson. "Den föredrar att bilda en dubbel rad av atomer, som en fackverk som används vid brokonstruktion. Detta verkar vara det mest stabila, lägsta energitillstånd.

"Om du drar på den, det börjar utvecklas; atomerna ger efter för denna monoatomiska tråd. Och om du släpper kraften, den fälls tillbaka, " sa han. "Det är ganska kul, strukturellt, och samtidigt ändrar det de elektroniska egenskaperna.

"Det gör det till en intressant kombination:När du sträcker den halvvägs, du kan ha en del av bandet och en del av kedjan. Eftersom en av dem är metall och den andra är en halvledare, detta blir en endimensionell, justerbar Schottky-övergång." En Schottky-övergång är en barriär för elektroner vid en metall-halvledarövergång och används vanligtvis i dioder som tillåter ström att flyta i endast en riktning.

Som ett band, bor är "en sann 1-D metall som är robust mot förvrängning av dess kristallina galler (en egenskap som kallas Peierls distorsion), " skrev forskarna. Den fackverksliknande konstruktionen ger materialet extraordinär styvhet, a measure of its ability to resist deformation from an applied force.

As a chain of atoms, the material is also a strain-tunable, wide-gap antiferromagnetic semiconductor. In an antiferromagnet, the atomic moments—the direction of the atoms' "up" or "down" spin states—align in opposite directions. This coupling of magnetic state and electronic transport may be of great interest to researchers studying spintronics, in which spin states may be manipulated to create high-performance electronic devices. "It may be very useful because instead of charge transport, you can have spin transport. That's considered an important direction for devices that make use of spintronics, " han sa.

One-dimensional boron's springiness is also interesting, sa Yakobson. "It's also a special spring, a constant-force spring, " he said. "The more you stretch a mechanical spring, the more the force goes up. But in the case of 1-D boron, the same force is required until the spring becomes fully stretched. If you keep pulling, it will break. But if you release the force, it completely folds back into a ribbon. It's a mechanically nice structure." That property could be useful in nanoscale sensors to gauge very small forces, han sa.