Zapomnij o grafenie. Ten materiał ma jeszcze większy potencjał

Grafen to naprawdę obiecujący materiał. Dzięki niemu można by opracować chociażby w pełni elastyczne smartfony, baterie o wydajności dużo większej niż baterie litowo-jonowe czy superszybkie układy łączności bezprzewodowej. Ba, uczeni znajdują dla niego kolejne zastosowania. Niestety, jego masowa produkcja wciąż jest gigantycznym problemem, za sprawą którego powyższe wizje wciąż czekają na realizację. Tak się jednak składa, że grafen nie jest jedynym „cudownym” dwuwymiarowym materiałem, który może odmienić świat elektroniki.

Cieńszy niż ludzki włos, wytrzymalszy niż stal

Kolejny taki materiał to tak zwany borofen. Jest on wynikiem współpracy naukowców z Uniwersytetu Northwestern, Uniwersytety Florydy oraz Argonne National Laboratory, a po raz pierwszy zsyntetyzowano go w 2015 roku. Na przestrzeni lat borofen stał się nawet bazą dla innych nowatorskich materiałów, takich jak borosfera.

W skrócie, borofen, podobnie jak grafen, stanowi siatkę atomów o grubości jednego atomu, jednak w jego przypadku mowa o atomach boru, a nie węgla. Borofen charakteryzuje się wysoką wytrzymałością (200 razy większą niż stal) oraz elastycznością, dzięki czemu z jego użyciem można stworzyć na przykład baterie czy czujniki nowej generacji. Niemniej, materiał ten ma też swoje wady. Po pierwsze, trudno go wyprodukować. Po drugie, ten wchodzi w rekcje z powietrzem, szybko się utleniając, tracąc swoją stabilność i zmieniając kształt.

Nadzieja na horyzoncie

Na szczęście, twórcy borofenu zdołali obejść powyższe problemy. Produkując borofen na srebrnym podłożu, a następnie wystawiając go na działanie wodoru, stworzono nowy materiał, stanowiący złożony układ atomów boru i wodoru o grubości dwóch atomów. Wygląd jego struktury potwierdzono, sięgając i po symulacje komputerowe, i po skaningowy mikroskop tunelowy.

Struktura borofenu (oznaczonego kolorem szarym) wzbogaconego o atomy wodoru (kolor czerwony). | Źródło: Qiucheng Li, Chaitanya Kolluru

„Sam borofen jest problematyczny pod wieloma względami.”, powiedział Mark Hersam, profesor z Uniwersytetu Northwestern. „Gdy mieszamy borofen z wodorem, produkt ten staje się nagle znacznie stabilniejszy i atrakcyjniejszy do użytku w rozwijających się dziedzinach nanoelektroniki i informatyki kwantowej.”

Naukowcy wymieniają szereg dziedzin, w których borofen wyposażony w atomy wodoru mógłby zostać wykorzystany. Mają one bezpośredni związek z produkcją ogniw słonecznych, baterii i przeróżnych elektronicznych urządzeń. Jego właściwości podobno mogą być jednak szczególnie przydatne w optoelektronice. Kto wie, może za jego sprawą powstaną nowe, jeszcze bardziej zaawansowane matryce LED.

Czas pokaże, czy borofen doczeka się komercjalizacji i odniesie sukces. Liczę na to, że właśnie tak się stanie.

Źródło: Argonne National Laboratory, fot. tyt. Canva