有望用于納電子學(xué)和量子信息技術(shù)領(lǐng)域

科技日報北京4月12日電 （記者劉霞）據美國阿貢國家實(shí)驗室官網(wǎng)近日報道，該機構科學(xué)家與西北大學(xué)和佛羅里達大學(xué)合作，制造出了由硼和氫原子構成的穩定納米片，這種名為氫化硼烯的二維材料僅兩個(gè)原子厚，且比鋼更堅固，有望在納電子學(xué)和量子信息技術(shù)領(lǐng)域“大顯身手”。

二維材料指具有長(cháng)度和寬度、但厚度僅一兩個(gè)原子的奇異材料，它們有望大幅提升電子設備、太陽(yáng)能電池和醫療設備的性能。近幾十年來(lái)，二維材料科學(xué)領(lǐng)域最激動(dòng)人心的突破之一是2004年石墨烯“橫空出世”，這種二維碳片的厚度僅一個(gè)原子，卻比鋼堅固200倍。兩位發(fā)明者安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因此榮膺2010年諾貝爾物理學(xué)獎。2015年，包括阿貢國家實(shí)驗室下屬納米材料中心在內的團隊首次合成了硼烯——厚度僅一個(gè)原子的硼片。然而，石墨烯是常見(jiàn)材料石墨中許多相同原子層中的一層，而硼烯卻沒(méi)有類(lèi)似的母結構，因此很難制備。而且，硼烯會(huì )很快與空氣發(fā)生反應，這意味著(zhù)它極不穩定，容易變形。

西北大學(xué)材料科學(xué)和工程學(xué)教授馬克·赫薩姆解釋說(shuō)：“硼烯本身存在各種問(wèn)題，但當我們將硼烯和氫混合時(shí)，其產(chǎn)物會(huì )突然變得穩定得多，在納電子學(xué)和量子信息技術(shù)等新興領(lǐng)域有很大的應用潛能。”

在最新研究中，研究團隊在銀襯底上生成硼烯，隨后使之與氫接觸，形成氫化硼烯。然后，他們聯(lián)合一臺掃描隧道顯微鏡和基于計算機視覺(jué)的算法，將結構理論模型與實(shí)驗測量數據進(jìn)行比較，揭示了氫化硼烯的復雜結構。而且，該團隊的自動(dòng)化分析技術(shù)未來(lái)也可用于識別其他復雜的納米結構。

該實(shí)驗室的皮埃爾·達蘭塞特說(shuō)：“我們的新研究真正令人鼓舞的地方在于，銀襯底上的氫化硼烯納米片與硼烯不同——氫化硼烯相當穩定。這意味著(zhù)，氫化硼烯應該很容易與其他材料結合起來(lái)為光電子學(xué)制造新設備，這種光控和發(fā)光設備可用于電信和醫療設備等領(lǐng)域。”

該實(shí)驗室納米科學(xué)家瑪麗亞·陳則表示：“就實(shí)現氫化硼烯在納電子學(xué)領(lǐng)域的巨大潛力而言，這些研究結果是重要一步。”