石墨烯一直是多个领域无数研究努力的焦点，石墨烯是一种多功能材料，由二维(2D)碳网络组成，即一层厚度为一个原子的薄层碳。石墨烯不仅比最坚固的钢更坚固，而且还具有无数有趣的化学、电子和机械特性，这让科学家们怀疑其他材料的类似二维网络结构是否也可以具有如此有用的性能。新研究报道的一种新二维材料硼苯，一种石墨烯的类似物，由硼原子而不是碳原子组成。然而，正如人们对于任何材料二维片材所期望的那样，硼苯的合成被证明很具有挑战性。
研究人员要么使用底物使硼苯更稳定，要么将硼与羟基(OH-)偶联，以防止原子的平坦性。在东京理工学院新进行的一项研究中，包括Tetsuya Kambe、Akiyoshi Kuzume和Kimihisa Yamamoto在内的一个研究小组，通过简单基于溶液的方法，合成了原子扁平的氧化硼片。
首先，使用硼氢化钾盐(KBH4)通过相当简单的工艺合成了层叠氧化硼。X射线分析揭示了该材料的二维层状结构，其中硼原子层形成了以氧原子为桥梁的六角形二维网络，并与含有钾原子的层进行了插层。随后的步骤是找到一种方法来原子剥离氧化硼网络的薄层。
研究人员通过将材料放入二甲基甲酰胺中实现了这一目的，二甲基甲酰胺是一种常用的有机溶剂。进行了各种类型的测量以验证剥离片材结构，包括电子显微镜、光谱学和原子力显微镜。结果证实，所提出的方法，对于生产所需原子扁平氧化硼苯片是有效的。最后，研究人员进行了电阻率测量，以分析叠层硼苯薄片的导电特性，并发现了一个有趣的特征，称为各向异性。这意味着，根据电流方向的不同，薄片表现出不同类型的导电性。该材料在平面间方向上表现为半导体，而在硼网络结构平面内方向上表现出类似金属的行为。
这两种类型传导行为背后的机制也得到了阐明。重要的是，硼片可以在一般环境条件下很容易地处理，这项开创性研究可能会促使硼苯的实际应用。寻找合成硼苯和硼苯基化合物的简便方法，对于进一步研究这种有趣材料及其潜在用途至关重要。和石墨烯一样，硼苯预计将具有独特的性能，包括可以在各种领域开发非凡的机械特性和金属行为。研究人员希望，未来对二维材料的发现和发展将使研究人员能够利用其奇异特性，并定制二维材料以适应特定的需要。
参考期刊《美国化学学会期刊》
DOI: 10.1021/jacs.9b06110
