När den odlas på silver, den tvådimensionella formen av bor, som kallas borofen, tar på korrugeringar. Det metalliska materialet kan vara lämpligt för användning i sträckbara, böjbar elektronik. Kredit:Zhuhua Zhang/Rice University
Även om de framhålls som idealiska för elektronik, tvådimensionella material som grafen kan vara för platta och svåra att sträcka för att fungera i flexibel, bärbara enheter. "Vågigt" borofen kan vara bättre, enligt Rice University-forskare.
Rislabbet av teoretisk fysiker Boris Yakobson och experimentella medarbetare observerade exempel på naturligt böljande, metallisk borofen, ett atomtjockt lager av bor, och föreslog att överföring av det till en elastisk yta skulle bevara materialets töjbarhet tillsammans med dess användbara elektroniska egenskaper.
Högledande grafen lovar flexibel elektronik, Yakobson sa, men den är för styv för enheter som också behöver sträcka sig, komprimera eller till och med vrida. Men borofen avsatt på ett silversubstrat utvecklar korrugeringar i nanoskala. Svagt bunden till silvret, den kan flyttas till en flexibel yta för användning.
Forskningen visas denna månad i tidskriften American Chemical Society Nanobokstäver .
Rice samarbetade med experimentalister vid Argonne National Laboratory och Northwestern University för att studera borofen, som har tillverkats i små mängder. Under mikroskopet, borofen visar korrugeringar som visar dess vågiga natur, vilket betyder att den kan sträckas mycket när den väl har tagits bort från underlaget, eller återmonterad på en mjuk, sa Yakobson.
När den odlas på silver, den tvådimensionella formen av bor, som kallas borofen, tar på korrugeringar, hjälpt av atomära vakanser i gittret som gör det mer flexibelt. Det metalliska materialet kan vara lämpligt för användning i sträckbara, böjbar elektronik. Kredit:Zhuhua Zhang/Rice University
Rice-gruppen bygger datorsimuleringar för att analysera egenskaperna hos material från atomerna och uppåt. Simuleringar av första författaren Zhuhua Zhang, en postdoktor i Yakobsons grupp, visade att sexkantiga vakanser i borofen hjälper till att mjuka upp materialet för att underlätta dess korrugerade form.
"Borofen är metalliskt i sitt typiska tillstånd, med stark elektron-fonon-koppling för att stödja eventuell supraledning, och en rik bandstruktur som innehåller Dirac-koner, som i grafen, " sa Yakobson.
Det finns ett problem:Borofen behöver den underliggande strukturen för att göra den vågig. När den odlas på en yta utan särdrag, dess naturliga form liknar grafen, lägenheten, kycklingtrådsuppsättningar av kolatomer. Zhang sa att borofen bättre ses som ett triangulärt gitter med periodiska uppsättningar av hexagonala vakanser.
Borofen föredrar att vara platt eftersom det är där dess energi är lägst, sa Yakobson. Men överraskande nog, när den odlas på silver, borofen antar sin dragspelsliknande form medan silver rekonstruerar sig själv för att matcha. Korrugeringen kan hållas kvar genom att "återlimma" bor på ett annat substrat.
"Denna vågiga konformation hittills verkar unik på grund av den exceptionella strukturella flexibiliteten och speciella interaktioner mellan borofen och silver, och kan initialt utlösas av en lätt kompression i lagret när lite för många boratomer kommer upp på ytan, " sa Zhang.
