科学家们在理解“白色石墨烯”在金属基板上的生长方面取得了重大突破。这一发现可能会带来更高效的电子产品、更清洁的能源解决方案和环保的化学制造。
萨里大学的研究人员在了解二维材料六方氮化硼（hBN）如何在金属衬底上生长和形成纳米结构方面取得了突破。这一发现可能会带来更高效的电子产品、更清洁的能源解决方案和对环境友好的化学制造。
hBN被称为“白色石墨烯”，是一种只有一个原子厚度的超薄材料。它非常耐用，能够承受极端温度，抵抗化学损害，并阻挡电流。这些特性使hBN成为先进电子产品中必不可少的材料，它可以保护敏感的微芯片，并支持开发更快、更高效的晶体管。
先进的研究和环境效益
研究人员还展示了纳米多孔hBN的创造，这是一种具有微小结构空隙的新型材料。这种独特的结构使其具有选择性吸收和先进的催化作用，大大提高了其在环境应用中的潜力。这些包括检测和过滤污染物，改善氢储存，以及作为先进能源系统中燃料电池的电化学催化剂。
该研究的主要作者、萨里大学化学与化学工程学院副教授Marco Sacchi博士说：“我们的研究揭示了控制这种非凡材料及其纳米结构形成的原子尺度过程。通过了解这些机制，我们可以以前所未有的精度设计材料，为一系列革命性技术优化其性能。”
理论与实验协同
该团队与奥地利格拉茨理工大学（TU Graz）合作，由Marco Sacchi博士领导，由Anthony Payne博士和Neubi Xavier博士进行理论工作，将密度泛函数理论和微动力学模型结合起来，绘制了从硼嗪前体到hBN的生长过程图，研究了扩散、分解、吸附和解吸、聚合和脱氢等关键分子过程。这种方法使他们能够开发一种原子尺度模型，允许材料在任何温度下生长。
理论模拟的见解与格拉茨研究小组的实验观察结果密切相关，为具有特定设计和功能的可控、高质量的hBN生产奠定了基础。
格拉茨理工大学该项目的首席研究员Anton Tamtögl博士说：
“之前的研究既没有考虑到所有这些中间体，也没有考虑到如此大的参数空间（温度和颗粒密度）。我们相信，这将有助于指导hBN在其他金属基底上的化学气相沉积生长，以及纳米多孔或功能化结构的合成。”
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