I värmen i en ugn, boratomer dyker gärna ner i ett bad av guld. Och när det blir svalt, de återuppstår som eftertraktade borofen.

Upptäckten av forskare från Rice University, Argonne National Laboratory och Northwestern University är ett steg mot praktiska tillämpningar som bärbar eller transparent elektronik, plasmoniska sensorer eller energilagring för det tvådimensionella materialet med utmärkt konduktivitet.

Lag som leds av Boris Yakobson på Rice, Nathan Guisinger vid Argonne och Mark Hersam i Northwestern bildade båda teorin för och demonstrerade sedan sin nya metod för att odla borofen-den atomtjocka formen av bor-på en guldyta.

De fann att med tillräcklig värme i högt vakuum, boratomer strömmade in i ugnen sjunker in i själva guldet. Vid kylning, boratomerna återkommer och bildar öar av borofen på ytan.

Detta skiljer sig från de flesta andra 2-D-material som tillverkas genom att mata gaser i en ugn. Vid standard kemisk ångavsättning, atomerna sätter sig på ett substrat och ansluter till varandra. De försvinner vanligtvis inte i underlaget.

Upptäckten beskrevs i ett papper i tidskriften American Chemical Society ACS Nano .

Forskarna sa att de metalliska borofenöarna är cirka 1 nanometer kvadrat, i genomsnitt, och visa bevis på elektronförvaring, vilket kan göra dem praktiska för kvantapplikationer.

Yakobson sa att prova olika substrat kan ge nya faser av borofen med nya egenskaper. "Guld, med en lägre laddningsöverföring och svagare bindning, kan ge ett lager som är lättare att lyfta av och ta i bruk, även om detta ännu inte har uppnåtts, " han sa.

Yakobson har meritlista med borofen, som inte kan exfolieras från bulkmaterial som grafenburk från grafit. En materialteoretiker, han förutspådde 2013 att det skulle kunna göras alls. Ett par år senare, det var.

Han och hans kollegor om den nya tidningen, Hersam och Guisinger, hade redan visat att borofen som odlas på ett visst sätt på silver blir vågigt, vilket ger det intressanta möjligheter för bärbar elektronik.

"Än så länge, substraten med demonstrerad framgång för borofensyntes följer noga teoretiska förutsägelser, "Sa Yakobson. Argonne har framgångsrikt odlat det på silver och koppar samt guld, medan den kinesiska vetenskapsakademin har odlat borofen på aluminium.

Nu, med sitt arbete med guld, de har kombinerat teori och experiment för att visa en helt ny tillväxtmekanism för tvådimensionella material.

"Utmaningen återstår att odla den på ett isolerande underlag, "sa han." Det kommer att tillåta många spännande experimentella tester, från grundtransport till plasmoner till supraledning. "

Forskarna fann att det tog en storleksordning mer bor att odla borofen på guld än för silver. Det var deras första indikation på att bor sjönk ner i guldet, som började hända vid cirka 550 grader Celsius (1, 022 grader Fahrenheit).

Yakobson noterade att ett lågt antal atomer förblir inbäddade i guldet utan att bilda en legering, men forskare har sett tecken på det fenomenet tidigare. "I grafentillväxt på vanligt koppar, kolatomer löser sig också delvis och diffunderar genom folien, utan att en specifik legering bildas, " han sa.