Northwestern University forskare har, för första gången, skapat borofan - atomtunn bor som är stabil vid standardtemperaturer och lufttryck.

Forskare har länge varit glada över löftet om borofen-ett en-atom-tjockt borark-på grund av dess styrka, flexibilitet och elektronikegenskaper. Starkare, lättare och mer flexibel än grafen, borofen kan potentiellt revolutionera batterier, elektronik, sensorer, solceller och kvantberäkning.

Tyvärr, borofen existerar bara inuti en ultrahög vakuumkammare, begränsa dess praktiska användning utanför labbet. Genom att binda borofen med atomväte, nordvästra laget skapade borofan, som har samma spännande egenskaper som borofen och är stabil utanför ett vakuum.

"Problemet är att om du tar bort borofen från det extremt höga vakuumet och ut i luften, det oxiderar omedelbart, "sade Mark C. Hersam, som ledde forskningen. "När det oxiderar, det är inte längre borofen och är inte längre ledande. Fältet kommer att fortsätta att hindras i att utforska dess verkliga användning om inte borofen kan göras stabilt utanför en ultrahög vakuumkammare. "

Forskningen kommer att publiceras den 12 mars i tidskriften Vetenskap och finns på omslaget ("Syntes av borofanpolymorfer genom hydrogenering av borofen"). Studien markerar första gången forskare rapporterar syntesen av borofan.

Hersam är Walter P. Murphy professor i materialvetenskap och teknik vid Northwestern McCormick School of Engineering och chef för Materials Research Science and Engineering Center.

Även om borofen ofta jämförs med dess supermaterial föregångare grafen, borofen är mycket svårare att skapa. Grafen är den atomiskt tunna versionen av grafit, ett skiktat material innefattande staplar av tvådimensionella ark. För att ta bort ett tvådimensionellt lager från grafit, forskare tar helt enkelt bort det.

Bor, å andra sidan, är inte skiktad i bulkform. Fem år sedan, Hersam och medarbetare skapade borofen för första gången genom att odla den direkt på ett underlag. Det resulterande materialet, dock, var mycket reaktiv, vilket gör det sårbart för oxidation.

"Boratomerna i borofen är mycket mottagliga för ytterligare kemiska reaktioner, "Sa Hersam." Vi fann att när boratomerna är bundna till väte, de kommer inte längre att reagera med syre i friluft. "

Nu kan borofan tas ut i den verkliga världen, Hersam sa att forskare snabbare kommer att kunna utforska borofans egenskaper och dess potentiella tillämpningar.

"Materialsyntes är lite som att baka, "Sa Hersam." När du väl känner till receptet, det är inte svårt att replikera. Dock, om ditt recept bara är lite av, då kan slutprodukten floppa fruktansvärt. Genom att dela det optimala receptet för borofan med världen, Vi räknar med att dess användning snabbt kommer att spridas. "