Se logra fabricar el borofeno

Dibujo20151220 Growth and atomic-scale characterization of borophene sheets sciencemag org

El borofeno es un nuevo material bidimensional que se une al selecto club del grafeno, fosforeno, siliceno, germaneno, etc. Se publica en Science la fabricación del borofeno por evaporación y deposición de boro en un sustrato de plata, Ag(111). La gran ventaja del borofeno es la gran afinidad química del boro que promete gran número de aplicaciones.

El borofeno tiene una estructura de átomos de boro hexagonal (similar a la de los átomos de carbono en el grafeno), pero con un átomo de boro adicional en el centro de cada hexágono. Las capas monoatómicas de boro fabricadas por el nuevo método se han caracterizado mediante microscopia de efecto túnel y mediante difracción de electrones de baja energía. Los resultados parecen coincidir con las predicciones teóricas para el borofeno. Futuros estudios tendrán que confirmar estos resultados.

El artículo es Andrew J. Mannix et al., “Synthesis of borophenes: Anisotropic, two-dimensional boron polymorphs,” Science 350: 1513-1516, 18 Dec 2015, doi: 10.1126/science.aad1080; también recomiendo Hermann Sachdev, “Disclosing boron’s thinnest side,” Science 350: 1468-1469, 18 Dec 2015, doi: 10.1126/science.aad7021.

PS [01 Ene 2016] Recomiendo leer a Mark Peplow, “Atom-thin ‘borophene’ joins 2D materials club. Graphene inspires atom-thin acolyte made from pure boron,” News, Nature 17 Dec 2015, doi: 10.1038/nature.2015.19060.

Dibujo20151220  Detailed structure and morphology of the homogeneous phase sciencemag org

Las monocapas de borofeno son tan poco estables como las de siliceno, pero son más reactivas hacia el oxígeno, lo que permite estabilizarlas con capas tampón de Si/SiOx (el siliceno se suele estabilizar usando óxido de aluminio). Además, el borofeno presenta buenas propiedades mecánicas y estructurales. Según los cálculos teóricos las propiedades de las monocapas de borofeno son diferentes a las de cualquier otro material bidimensional. Por ello prometen el desarrollo de nuevos nanodispositivos en electrónica, fotónica y espintrónica.

Por supuesto, las técnicas de fabricación del borofeno por deposición física a partir de la fase de vapor no permiten la fabricación de monocapas sin defectos; serán necesarios futuros avances en estas técnicas para lograr monocapas de la suficiente calidad como para soñar en aplicaciones prácticas. Lo más interesante es la alta reactividad química del boro que permitirá el desarrollo de monocapas dopadas con elementos como C, N, O, o Si, o con diferentes grupos funcionales anclados en su superficie, incluso hidrocarburos aromáticos policíclicos.

En resumen, el borofeno tendrá un nicho de mercado con poca competencia en un futuro no muy lejano. El selecto club de los materiales bidimensionales ya tiene un nuevo miembro.



4 Comentarios

  1. Espero que este tipo de materiales no sea factible para átomos de Plutonio, lo digo porque esto revolucionaría el armamento nuclear disminuyendo mucho el tamaño de las armas. No tengo ni idea, pero seguramente sea ciencia ficción. O simplemente imposible.

    1. Es una preocupación loable, pero no tiene mucho sentido.

      El peligro en un arma nuclear, al margen de que el plutonio es extraordinariamente peligroso incluso en forma de polvo (letal por inhalación, altamente reactivo, etc…) el que formara o no una lamina bidimensional no tiene mucho sentido a la hora de usarlo para un arma nuclear.

      Un bomba atómica funciona por un proceso muy sencillo. Un material inestable, como puede ser uranio o plutonio (y hay obviamente isotopos especificos que lo hacen mas sencillo) emite continuamente neutrones como producto de la desintegración de sus nucleos. Estos protones pueden provocar la rotura de otros átomos, que emiten mas protones y rompen mas átomos. Esto es lo que se denomina una “reacción en cadena” que cuando se da en las condiciones adecuadas provoca esa “explosión nuclear”. La rotura de un átomo libera una cierta cantidad de energía, cuando sumas la de millones y mas millones de átomos, sale lo que sale.

      Esta se da generalmente en condiciones donde una determinada cantidad de material se encuentra en una sola masa, denominada “masa crítica”. En la practica las bombas cuentan con una cierta cantidad de masa que se “golpea” con explosivos convencionales para que se comprima (esto es una enorme simplificación, pero funciona así básicamente) para que se den condiciones de alta densidad en las que esa reacción tenga lugar con facilidad.

      Pero claro, el material fisionable está en “paquetes” separados (y que no detonan fortuitamente por no tener una masa critica) de cierto volumen. El hacerlos en “capas monoatómicas” no tiene mucho sentido en este contexto.

      De todos modos ya hace años que se ha conseguido hacerlas bastante pequeñas, lo suficiente incluso como para ser transportadas manualmente. Afortunadamente la tecnología para poder hacer algo así no está al alcance de cualquiera, y esperemos que tanto esa tecnología, como el material sigan así

      Y rizando el rizo, intentar hacer una estructura “ordenada” a nivel de un átomo de espesor de un material cuyos átomos tienen la mala costumbre de “explotar” ellos solos, como que no parece demasiado buena idea, la estructura no tardaría en tener muchos “agujeros”

  2. Me parece muy interesante, pero si
    “El borofeno tiene una estructura de átomos de boro hexagonal (similar a la de los átomos de carbono en el grafeno), pero con un átomo de boro adicional en el centro de cada hexágono”,
    entonces la estructura es triangular, de hecho tanto los triángulos equiláteros, como los cuadrados y los hexágonos recubren el plano

    1. Haber por lo que yo me acuerdo del instituto , el boro tiene un electrón menos que el carbono, y como resultado de ello no puede formar la celosía hexagonal como hace el Carbono en el graféno.

      Para que el boro forme una capa de un solo átomo,
      Los átomos deben estar dispuestos en una retícula triangular con huecos, que
      son de forma hexagonales en ella.
      Así que Pepe tienes razon… sería una reticula de triangulos que en grupos de 6×6 atomos dejarían un huecos en forma de Hexagono..

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 29 diciembre, 2015
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