"Mutatio clavis est ad explicandum mysterium evolutionis. Semita progressionis ab organismo simplicissimo ad species biologicas dominantis mille annos durat. Sed omnibus centum milibus annorum in evolutionem arroganter prosilire est» (Carolus Xavier, X-Men, 2000). Si omnia elementa scientifica ficta in comicis et pelliculis insunt, verba Professoris X satis vera sunt. Explicatio alicuius temporis aequaliter procedit, sed interdum salit quae in totum processum magnum habent ictum. Id valet non solum ad evolutionem specierum, sed etiam ad evolutionem technologiae, cuius principalis agitator homines est, eorum investigationes et inventiones. Hodie perspiciemus quod, secundum auctores eius, realem evolutionis saltum in nanotechnologia esse. Quomodo phisici ex Universitate Northwestern (USA) novam heterostructuram duplicem dimensivam creandi administraverunt, cur graphena et borophene ut basis electi sunt, et quae proprietates talem systema habere possent? Renuntiatio coetus investigationis nobis de hoc indicabit. Vade.
Investigatio basis
Vocem "graphenae" pluries audivimus, est modificatio duarum dimensiva carbonis, quae consistit in strato atomorum carbonis 1 crassi atomi. Sed borofen rarissimum est. Hoc vocabulum ad duo crystalla dimensiva, ex solis atomis boron (B) consistit. Possibilitas exsistentiae borophene in medium 90s primum praedixerat, sed in praxi tantum 2015 haec structura consecuta est.
Borophene atomica structura elementis triangularibus et hexagonis constat et consequitur commercium inter vincula duorum centrum et multi- centri in planis, quae valde typica est elementis deficientibus electronicis, quae boron includunt.
*Vincula duo centri et multicentri intelligimus vincula chemica - interactiones atomorum quae stabilitatem moleculi vel crystalli tamquam structuram unam designant. Exempli gratia, vinculum duorum electronicorum centrum est cum 2 atomi 2 electrons communicant, et vinculum trium electronicorum centrum est cum 2 atomis 3 et XNUMX electrons, etc.
Ex parte physica, borophene fortius et flexibilior est quam graphene. Creditur etiam borophene structuras batteries efficax esse posse, quod borophene altam habet capacitatem specificam et proprietates electronicas conductivity unique et ion onerarias. Sed in momento hoc est theoria justa.
non trivial elementum *, boron habet ad minimum X " allotropes *. in forma duarum dimensivarum similium polymorphismus * servatur etiam.
Trivalent elementum * ad componendum tria vincula covalentia, quorum valitudo est tria.
Allotropy* - Quando unum elementum chemicum praesentari potest in forma duarum vel simplicium substantiarum. Exemplum, carbonis - adamas, graphene, graphite, carbo nanotubes, etc.
Polymorphism* — Facultas substantiae existendi in diversis structuris crystallinis (modificationibus polymorphicis). In substantiis simplicibus, hoc nomen est synonyma allotropia.
Hoc amplo polymorphismo, suggeritur borophene praestans candidatum esse posse ad novas duas dimensivas heterostructuras creandas, cum variae boronicae compages conformationes cancellos congruentes requisita relaxarent. Infeliciter, haec quaestio antea solum in theoretica gradu ob difficultates synthesin studuit.
Materiae enim conventionales 2D ex crystallis stratis mole consecutae, heterostructurae verticales effici possunt utens mechanica positis. Ex altera parte, duae dimensiva heterostructurae laterales fundantur in synthesi ima. Atomice praecisae heterostructurae laterales magnam habent potentiam in solvendo hetero- junctionem problematum moderandi functionem, attamen ob covalentem compagem, cancellorum imperfectorum adaptationem typice resultat in interfaces late et inordinate. Ergo est in potentia, sed sunt etiam problemata in cognoscendo.
In hoc opere inquisitores borophene et graphene in unum heterostructuram duarum dimensivarum perficiendam curaverunt. Quamvis cancelli crystallographici mismatches et symmetriae inter borophene et graphene, sequentiae depositionis carbonis et boron super Ag (111) subiectae sub vacuo ultra-alto (UHV) resultant fere atomice praecisae heterointerfaces laterales cum cancellis alignmentis praedictae necnon heterointerfacies verticales .
Survey Praeparatio
Priusquam heterostructuram studebat, fabricanda erat. Augmentum graphenae et borophene in camera vacuo ultra-alto facta est cum pressura 1x10-10 millibarum.
Unius crystalli Ag (111) substratus purgatum est a crebris cyclis Ar+ putris (1 x 10-5 millibarum, 800 eV, 30 minutarum) et furnum thermarum (550 °C, 45 minutarum) ut atomice mundi et plani Ag( 111) superficies.
Graphene per evaporationem puro (99,997%) crevit virga graphitica cum diametro 2.0 mm super Ag (750) subiecta calefacta ad 111 °C in calefactione de ~ 1.6 A et accelerans intentionem ~ 2 kv. quae emittit fluxum ~70 mA et fluxum carbo ~40 nA. Pressio in thalamo erat 1 x 10-9 millibarum.
Borophene per electronici trabem evaporationem puri (99,9999%) crevit, virga boron in graphene submonolayer in Ag (400) calefacta ad 500-111 °C. Filamentum currens erat ~1.5 A et accelerans intentionem 1.75 kV, quae emissionem dat fluxum ~34 mA et fluxum boron~10 nA. Pressio in thalamo in borophene incrementum erat circiter 2 x 10-10 millibarum.
Investigationis eventus
Imago #1
Ad imaginem 1А ostensum est STM* a snapshot graphene crevit, ubi graphene ditiones optime subjicitur per chartam geographicam dI/dV (1В), ubi I и V sunt cuniculi vena et specimen obsessio et d — densum.
STM* — Microscopium cernens effosso.
dI/dV sample mappas nobis videre licuit altiorem locorum densitatem statuum grapheneorum Ag (111) subiectorum comparari. Iuxta studiis praecedentibus, status superficies Ag (111) gradum habet proprium, ad positivas energias translatus dI/dV spectrum graphene (1С) , qui explicat altiorem loci densitatem statuum graphene 1В ad 0.3 ev.
Ad imaginem 1D videre possumus structuram graphenae unius iacuit, ubi fauum cancellos et moire superstruxit*.
Superstructure* - lineamentum structurae compositi crystallini certo intervallo repetit et sic novam structuram cum varia vicissitudine efficit.
Moire* — Superpositio duorum exemplarium reticulum periodicum super se mutuo.
In inferioribus temperaturis, incrementum ducit ad formationem ditionum dendriticarum et defectivarum graphene. Ob infirmas interactiones inter graphenam et subiectam subiectam, alignment gyrationis graphenae respectu Ag subiectae (111) singularis non est.
Post boron depositionem, microscopio effosso (1E) praesentiam ditionibus boropheneis et graphene complexionis ostendit. Etiam in imagine visibilia sunt regiones intra graphenam, quae postea graphene intercalata cum borophene notata sunt (in imagine indicata. Gr/B). Elementa linearia in tres directiones ordinantur et angulo 120° separantur etiam in hoc campo (sagittae flavae).
Imago #2
Photo on 2Аamo 1Econfirmant speciem depressionis obscurae localatae in graphene post depositionis boron.
Ut has institutiones melius examinare et originem suam cognoscere possint, alia photographica eiusdem regionis desumpta est, sed utens mappis |dln.I/dz| (2B), ubi I — cuniculi vena, d est densitas, et z - Specimen separationis (spatium inter acus microscopii et specimen). Usus huius technicae artis efficit ut imagines magnas locales resolutiones obtineant. Etiam CO vel H2 in acus microscopii ad hoc uti potes.
imagini 2С imago consecuta est utens STM cuius extremum CO linitum est. Imaginum comparatio А, В и С Ostendit omnia elementa atomica definiri ut tres hexagonos lucidos adjacentes in duas directiones nonequivalentes (triangulis rubris et flavis in imaginibus).
Imagines huius regionis amplificatae (2D) confirmant elementa haec cum boron dopant immunditiis consentanea, occupantes duas graphene sublattices, prout structurae superimpositae indicant.
CO microscopii acumen efficiens effecit ut geometricam structuram schedae borophenae patefaceret (2E), quod fieri non posset si acus vexillum sine CO coitu esset.
Imago #3
Institutio hetero-interficiorum lateralium inter borophene et graphenam (3А) fieri debet cum borophene crescit iuxta ditiones graphene quae iam boron continent.
Scientistae monent laterales heterointerfaces in graphene-hBN (graphene + boron nitride) cancellos consistentiam habere, et hetero- junctiones in dichalcogenidis metalli transitus symmetriarum consistentiam habere. In graphene/borophene, res paulo aliter se habet; minimam habent similitudinem structurae cum cancellis constantibus vel crystallinis symmetriis. Tamen, hoc non obstante, graphene/borophene heterointerfacii lateralis demonstrat fere perfectam constantiam atomicam, cum ordo boron (B-row) directiones graphenae cum obliqua (ZZ) directionibus varius3А) In 3В magnifica imago regionis ZZ heterointerfaciei ostenditur (lineae caeruleae indicant elementa interfacialia vinculis boron-carbonis covalentibus respondentia).
Cum borophene in temperatura inferiori cum graphene comparata crescit, margines graphenae areae abhorrent habere mobilitatem altam cum heterointerfaciem cum borophene formant. Ideo heterointerfaces paene atomice praecisus verisimile est eventum variarum figurarum et notarum multarum boronum ligaminum. spectroscopia spectra (3Сet differentiale cuniculi conductivity (3D) transitum electronicum e graphene ad borophene occurrere supra distantiam ~5 , nullis visibilibus civitatibus interfacientibus, monstrare.
Ad imaginem 3E Exhibentur tres spectroscopiae spectroscopiae scandentes, ductae per tres lineas in 3D allisas, quae confirmant hunc brevem electronicum transitum sentientem esse ad structuras interfaciales locales et cum borophene-argenti interfaces comparabilem esse.
Imago #4
Graphene intercalatum * etiam antea late pervestigatum est, sed conversio intercalantium in veras 2D schedas relative rara est.
Intercalatio* - Inclusio convertitur moleculae vel coetus molecularum inter alias moleculas vel coetus molecularum.
Radius atomicus parvus boronis et debilis commercium inter graphene et Ag (111) possibilis suggerunt intercalationem graphenae cum boron. in imagine 4А testimonium perhibetur non solum intercalationis boron, sed etiam formationis heterostructurarum borophene-graphenae verticalium, praesertim ditionum triangularum graphene circumdatarum. Cancellus favus in hac regione triangularis observatus praesentiam graphenae confirmat. Sed haec graphena inferiorem ostendit densitatem locorum in -50 meV cum graphene circumiacentibus comparatam (4В). Comparata graphene directe in Ag (111), nulla constat magnae loci densitatis statuum in spectro. dI/dV (4Ccurva caerulea), Ag (111) statui superficiei respondens, primum indicium est intercalationis boron.
Etiam, ut expectatur pro intercalatione partiali, graphena cancellos continua manet per interfaciem lateralem inter graphene et regionem triangularem (4D - correspondet rectangulo area on- 4Аlineola rubra punctata). Imago CO in acus microscopii utens etiam praesentiam substitutionis boron immunditiae confirmavit (4E - correspondet rectangulo area on- 4А, lineola fulva circinata).
Microscopii acus sine ulla membrana adhibitae sunt etiam in analysi. Hoc in casu, signa elementorum unius dimensionis cum periodiciis 5Å elementorum graphene intercalatarum manifestata sunt (4F и 4G). Hae una dimensiva structurae ordines boronorum in exemplar borophene simile habent. Praeter puncta graphene respondentia, Fourieriani imaginis transformatio in 4G puncta par orthogonalia sibi 3 x 5 cancellos rectangulos correspondentes ostendit (4N) , quod egregie convenit cum exemplari borophene. Praeterea observata tripla ordinatio elementorum linearium ordinatorum (1E) bene convenit cum eadem structura praedominantis pro schedae borophene servatae.
Omnes hae observationes magnopere suadeant intercalationem graphenae ab borophene prope margines Ag, quae consequenter inducit ad heterostructuram verticalem borophene-graphenam, quae commode perspici potest augendo graphenae initiali coverage.
4I est schematic repraesentatio verticalis heterostructure on 4Hubi directio ordinis boronis (sagittae roseae) arcte cum obliqua directione graphenae (sagittae nigrae) consignata est, ita verticalem heterostructuram proportionalem gyratorius efformans.
Pro accuratiore studiorum notis ac simplicium rerum notis commendo и ad eum.
epilogus,
Hoc studium ostendit borophene satis capacem esse ad heterostructuram lateralem et verticalem formandam cum graphene. Huiusmodi systemata in novarum specierum evolutione duarum dimensivarum elementorum, quae in nanotechnologia adhibentur, electronicis flexilibus et debilitatibus adhiberi possunt, ac nova genera semiconductorum.
Investigatores ipsi credunt suam evolutionem potentem posse impellere ad technologias electronicas relatas. Sed adhuc pro certo dicere difficile est quod eorum verba prophetica fient. In momento, adhuc multum est pervestiganda, intellecta et inventa, ut illae notiones scientiarum fictorum, quae mentes scientiarum replent, res plenae sint flexae.
Gratias legendi, mane curiosus et magnas hebdomadas latinas habent. 🙂
Gratias tibi ago pro manendo nobiscum. Placetne tibi vasa nostra? Vis videre plus interesting contentus? Suscipe nos ponendo ordinem vel commendando amicos; 30% discount pro usoribus Habr in singulari analogo de servientibus ingressuri, quod a nobis pro vobis est inventum: (praesto cum RAID1 et RAID10, usque ad 24 coros et usque ad 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 temporibus vilius? Tantum hic in Belgio! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - from $99! Read about
Source: www.habr.com