Borofeno

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Diferentes estruturas obtidas do Borofeno. Os modelos são mistos de ligações triangulares e hexagonais.

O Borofeno é um composto alótropo ao Boro, com a forma de uma monocamada cristalina. Foi teorizado em meados da década de 1990, [1] com diferentes estruturas de Borofeno tendo sido experimentalmente confirmadas em 2015.[2][3]

Propriedades[editar | editar código-fonte]

Foram sintetizados em superfícies metálicas limpas sob condições de vácuo ultra-alto. A estrutura atômica é uma consequência da interação entre ligações de dois e múltiplos centros em um plano, o que é típico para elementos deficientes em elétrons como o boro.[4] O Borofeno possui propriedades elásticas, mecânicas e condutoras superiores ​​às do Grafeno; Além disso, sofre uma transição de fase estrutural sob carga de tração no plano devido à natureza do fluxo de sua ligação multi-cêntrica. [5]

Estrutura frontal e lateral de Borofeno formada a partir do isótopo B36.

História[editar | editar código-fonte]

Estudos de I. Boustani e A. Quandt mostraram que pequenos aglomerados de boro não adotam geometrias icosaédricas, ao invés disso, eles se tornam quase planares. Isso levou à descoberta do chamado princípio de Aufbau, que prevê a existência de Borofeno, Fulereno de Boro [6] e nanotubos de Boro. [7][8][9]

Estudos adicionais mostraram que o Borofeno triangular estendido (Figura 1[c]) é metálico e adota uma geometria não planar e encurvada. [10][11] Estudos computacionais adicionais, iniciados pela previsão de um fulereno de boro B80 estável, [12] sugeriram que folhas de borofeno estendidas com estrutura de favo de mel e com orifícios hexagonais parcialmente preenchidos são estáveis.[13][14] Essas estruturas de borofeno também foram previstas como metálicas. A chamada folha γ (também conhecida como borofeno β12 ou folha υ1/6) é mostrada na Figura 1(a).

A forma plana dos grupos de Boro foi confirmada experimentalmente pela equipe de pesquisa de L.-S. Wang. [15] Mais tarde, eles mostraram que a estrutura de B36 é o menor aglomerado a possuir uma simetria de seis lados e um perfeito formato hexagonal, e pode ser visto como uma base potencial para folhas bidimensionais de Boro estendidas. [16]

Após a síntese de múltiplos grupos de Siliceno, previu-se que o Borofeno poderia ser realizado com o apoio de uma superfície metálica. [17][18][19] Em particular, a estrutura de treliça do Borofeno é mostrada como dependente da superfície do metal, exibindo uma desconexão daquela no estado livre. [20] Finalmente, em 2015, duas equipes de pesquisa conseguiram sintetizar diferentes fases de Borofeno em superfícies de Ag111 sob condições de vácuo muito alto. Até agora, o Borofeno existe apenas em substratos; sendo necessário maior estudo para transferi-lo para um substrato compatível. [20]

Espectroscopia de varredura por tunelamento indica que o Borofeno é de fato metálico. Isto está em contraste com formas alotrópicas de Boro a granel, que são semi-condutoras e marcadas por uma estrutura atômica baseada em B12 icosaédrico.

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. ↑ «ScienceDirect». www.sciencedirect.com. doi:10.1016/s0039-6028(96)00969-7. Consultado em 4 de maio de 2019 
  2. ↑ Mannix, Andrew J.; Zhou, Xiang-Feng; Kiraly, Brian; Wood, Joshua D.; Alducin, Diego; Myers, Benjamin D.; Liu, Xiaolong; Fisher, Brandon L.; Santiago, Ulises (18 de dezembro de 2015). «Synthesis of borophenes: Anisotropic, two-dimensional boron polymorphs». Science (New York, N.Y.). 350 (6267): 1513–1516. ISSN 0036-8075. PMC 4922135Acessível livremente. PMID 26680195. doi:10.1126/science.aad1080 
  3. ↑ Wu, Kehui; Chen, Lan; Meng, Sheng; Peng Cheng; Li, Hui; Li, Shuai; Li, Wenbin; Zhong, Qing; Zhang, Jin (junho de 2016). «Experimental realization of two-dimensional boron sheets». Nature Chemistry (em inglês). 8 (6): 563–568. ISSN 1755-4349. doi:10.1038/nchem.2491 
  4. ↑ «Book sources». Wikipedia (em inglês) 
  5. ↑ Zhang, Zhuhua; Yang, Yang; Penev, Evgeni S.; Yakobson, Boris I. (2017). «Elasticity, Flexibility, and Ideal Strength of Borophenes». Advanced Functional Materials (em inglês). 27 (9). 1605059 páginas. ISSN 1616-3028. doi:10.1002/adfm.201605059 
  6. ↑ «ScienceDirect». www.sciencedirect.com. doi:10.1006/jssc.1997.7424. Consultado em 4 de maio de 2019 
  7. ↑ Quandt, A.; Boustani, I. (1 de setembro de 1997). «Nanotubules of bare boron clusters: Ab initio and density functional study». EPL (Europhysics Letters) (em inglês). 39 (5). 527 páginas. ISSN 0295-5075. doi:10.1209/epl/i1997-00388-9 
  8. ↑ Gindulytė, Asta; Lipscomb, William N.; Massa, Lou (14 de dezembro de 1998). «Proposed Boron Nanotubes». Inorganic Chemistry. 37 (25): 6544–6545. ISSN 0020-1669. doi:10.1021/ic980559o 
  9. ↑ Quandt, Alexander; Boustani, Ihsan (2005). «Boron Nanotubes». ChemPhysChem (em inglês). 6 (10): 2001–2008. ISSN 1439-7641. doi:10.1002/cphc.200500205 
  10. ↑ Boustani, Ihsan; Quandt, Alexander; Hernández, Eduardo; Rubio, Angel (29 de janeiro de 1999). «New boron based nanostructured materials». The Journal of Chemical Physics. 110 (6): 3176–3185. ISSN 0021-9606. doi:10.1063/1.477976 
  11. ↑ Kunstmann, Jens; Quandt, Alexander (12 de julho de 2006). «Broad boron sheets and boron nanotubes: An ab initio study of structural, electronic, and mechanical properties». Physical Review B. 74 (3). 035413 páginas. doi:10.1103/PhysRevB.74.035413 
  12. ↑ Gonzalez Szwacki, Nevill; Sadrzadeh, Arta; Yakobson, Boris I. (20 de abril de 2007). «${\mathrm{B}}_{80}$ Fullerene: An Ab Initio Prediction of Geometry, Stability, and Electronic Structure». Physical Review Letters. 98 (16). 166804 páginas. doi:10.1103/PhysRevLett.98.166804 
  13. ↑ Tang, Hui; Ismail-Beigi, Sohrab (1 de setembro de 2007). «Novel Precursors for Boron Nanotubes: The Competition of Two-Center and Three-Center Bonding in Boron Sheets». Physical Review Letters. 99. 115501 páginas. ISSN 0031-9007. doi:10.1103/PhysRevLett.99.115501 
  14. ↑ Özdoğan, C.; Mukhopadhyay, S.; Hayami, W.; Güvenç, Z. B.; Pandey, R.; Boustani, I. (18 de fevereiro de 2010). «The Unusually Stable B100 Fullerene, Structural Transitions in Boron Nanostructures, and a Comparative Study of α- and γ-Boron and Sheets». pubs.acs.org (em inglês). doi:10.1021/jp911641u. Consultado em 4 de maio de 2019 
  15. ↑ Wang, Lai-Sheng; Jun Li; Kiran, Boggavarapu; Zhai, Hua-Jin (dezembro de 2003). «Hydrocarbon analogues of boron clusters — planarity, aromaticity and antiaromaticity». Nature Materials (em inglês). 2 (12): 827–833. ISSN 1476-4660. doi:10.1038/nmat1012 
  16. ↑ Piazza, Zachary A.; Hu, Han-Shi; Li, Wei-Li; Zhao, Ya-Fan; Li, Jun; Wang, Lai-Sheng (1 de janeiro de 2014). «Planar hexagonal B36 as a potential basis for extended single-atom layer boron sheets». Nature Communications. 5. 3113 páginas. ISSN 2041-1723. doi:10.1038/ncomms4113 
  17. ↑ Zhang, L. Z.; Yan, Q. B.; Du, S. X.; Su, G.; Gao, H.-J. (30 de agosto de 2012). «Boron Sheet Adsorbed on Metal Surfaces: Structures and Electronic Properties». The Journal of Physical Chemistry C. 116 (34): 18202–18206. ISSN 1932-7447. doi:10.1021/jp303616d 
  18. ↑ Liu, Yuanyue; Penev, Evgeni S.; Yakobson, Boris I. (2013). «Probing the Synthesis of Two-Dimensional Boron by First-Principles Computations». Angewandte Chemie International Edition. 52 (11): 3156–3159. ISSN 1521-3773. doi:10.1002/anie.201207972 
  19. ↑ Zhao, Jijun; Gao, Junfeng; Liu, Hongsheng (18 de novembro de 2013). «From Boron Cluster to Two-Dimensional Boron Sheet on Cu(111) Surface: Growth Mechanism and Hole Formation». Scientific Reports (em inglês). 3. 3238 páginas. ISSN 2045-2322. PMC 3831238Acessível livremente. PMID 24241341. doi:10.1038/srep03238 
  20. ↑ a b Zhang, Zhuhua; Yang, Yang; Gao, Guoying; Yakobson, Boris I. (2015). «Two-Dimensional Boron Monolayers Mediated by Metal Substrates». Angewandte Chemie International Edition (em inglês). 54 (44): 13022–13026. ISSN 1521-3773. doi:10.1002/anie.201505425 
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