Une récente étude scientifique, menée par des chercheurs de renom, a révélé une découverte inattendue qui remet en question les prédictions concernant la formation du borophène. En effet, au lieu du borophène tant attendu, un nouveau composé, le borure de cuivre 2D, a été créé. Les scientifiques ont ainsi démontré que l’adhérence des atomes de bore au cuivre est trop forte. Cette découverte promet des avancées significatives dans le domaine des nanomatériaux et ouvre de nouvelles perspectives passionnantes. Pour en savoir plus sur les futures applications potentielles de ce nouveau matériau, lisez la suite.

Il y a près de dix ans, une équipe de scientifiques avait prédit que les atomes de bore adhéreraient trop fortement au cuivre pour former du borophène. Le borophène est un matériau bidimensionnel métallique et flexible, prometteur dans les domaines de l’électronique, de l’énergie et de la catalyse.

La Prédiction Confirmée, Mais Avec Une Surprise

Les chercheurs de l’Université rice, dirigés par le scientifique des matériaux Boris Yakobson, avaient émis cette prédiction. Une nouvelle étude confirme cette prédiction, mais d’une manière inattendue.

Le saviez-vous ? Le borophène, en raison de sa structure atomique unique, pourrait révolutionner le stockage de l’énergie en permettant des batteries plus performantes et plus légères.

Selon Yakobson, professeur d’ingénierie Karl F. Hasselmann et professeur de science des matériaux,de nano-ingénierie et de chimie à Rice,borophene est toujours un matériau à la limite de l’existence,et cela rend tout nouveau fait à son sujet vital en repoussant les limites de nos connaissances en matériaux,en physique et en électronique.

L’Adhésion Trop Forte du Bore au Cuivre

Notre toute première analyse théorique avait averti que sur le cuivre, le bore se lierait trop fortement, et même si le borophène se formait, il serait désespérément attaché au substrat.Maintenant, plus d’une décennie plus tard, il s’avère que nous avions raison ⎯ et le résultat n’est pas du borophène, mais quelque chose d’entièrement différent.

Contrairement aux systèmes comme le graphène sur cuivre, où les atomes peuvent se diffuser dans le substrat sans former un alliage distinct, les atomes de bore ont formé un borure de cuivre 2D défini, un nouveau composé avec une structure atomique distincte. Cette découverte ouvre la voie à l’exploration d’une classe de matériaux 2D relativement inexploitée.

L’Intérêt Croissant Pour les Nanomatériaux de Bore 2D

La recherche, publiée dans Science Advances, révèle que depuis la première réalisation du borophène sur Ag(111), les nanomatériaux de bore bidimensionnels (2D) suscitent un intérêt considérable en raison de leur diversité polymorphe et de leur potentiel d’hébergement de phénomènes quantiques à l’état solide.

Conseil pratique : Les chercheurs utilisent la microscopie à effet tunnel à résolution atomique (STM) et la spectroscopie de résonance à émission de champ (FER) pour étudier la structure et les propriétés des phases de bore atomiquement minces cultivées sur Cu(111).

Selon les chercheurs, Plus précisément, la spectroscopie FER révèle un transfert de charge et des états électroniques qui diffèrent fortement des phases de borophène découplées observées sur l’argent, ce qui suggère que le dépôt de bore sur le cuivre entraîne une forte liaison covalente caractéristique d’un borure de cuivre 2D.

Les Défis de la Synthèse du Borophène sur Cuivre

Des études antérieures avaient synthétisé du borophène sur des métaux comme l’argent et l’or, mais le cuivre restait un cas ouvert et contesté. Certaines études ont suggéré que le bore pourrait former du borophène polymorphe sur le cuivre, tandis que d’autres ont suggéré qu’il pourrait se séparer en borures ou même se nucléer en cristaux massifs.

Résoudre ces possibilités a nécessité une enquête exceptionnellement détaillée combinant l’imagerie à haute résolution, la spectroscopie et la modélisation théorique.

Signatures Spectroscopiques Observées par les Expérimentateurs

Yakobson souligne que les expérimentateurs ont d’abord observé des motifs riches d’images à résolution atomique et des signatures spectroscopiques, qui ont nécessité beaucoup de travail d’interprétation.

Question pour les lecteurs : Quelles autres applications potentielles voyez-vous pour les matériaux 2D comme le borure de cuivre ?

Ces efforts ont révélé une superstructure en zigzag périodique et des signatures électroniques distinctes, qui s’écartaient considérablement des phases de borophène connues. Une forte correspondance entre les données expérimentales et les simulations théoriques a aidé à résoudre un débat sur la nature du matériau qui se forme à l’interface entre le substrat de cuivre et l’environnement quasi-vide de la chambre de croissance.

Perspectives d’Avenir

Mark Hersam, professeur de science et d’ingénierie des matériaux Walter P. Murphy à l’Université Northwestern et co-auteur correspondant de l’étude, a déclaré : Le borure de cuivre 2D n’est probablement qu’un parmi de nombreux borures métalliques 2D qui peuvent être réalisés expérimentalement.

nous sommes impatients d’explorer cette nouvelle famille de matériaux 2D qui ont un large potentiel d’utilisation dans des applications allant du stockage d’énergie électrochimique à la technologie de l’details quantique.

FAQ

• Qu’est-ce que le borophène ? Le borophène est un matériau bidimensionnel composé d’atomes de bore, présentant une flexibilité et une conductivité métallique prometteuses.
• Pourquoi le borophène ne s’est-il pas formé sur le cuivre ? Les atomes de bore adhèrent trop fortement au cuivre, formant un nouveau composé appelé borure de cuivre 2D.
• Quelles sont les applications potentielles du borure de cuivre 2D ? Il pourrait être utilisé dans le stockage d’énergie électrochimique et la technologie de l’information quantique.