Links het boorcluster van de Amerikanen, rechts een voorstelling van de structuur van borofeen

Je kunt ook van boor enkellaags nanomateriaal maken. Dit voorspellen onderzoekers van Brown University in Nature Communications. Ze hebben hun vinding ‘borofeen’ genoemd.

Wetenschappers vermoedden al langer dat het mogelijk zou moeten zijn, maar de medewerkers van Brown hebben nu theoretisch bewijs geleverd dat het echt kan. Ze bedachten een cluster van 36 booratomen (B36), die geordend zijn als een platte schijf met een hexagonaal gat in het midden. Uit berekeningen volgde dat deze geschikt zou moeten zijn om borofeen van te maken.

Met boor kun je geen sluitende honingraatstructuur maken zoals in grafeen. Dit komt doordat boor een elektron minder heeft dan koolstof. Het rooster van boor zou bestaan uit driehoekjes met hier en daar een zeshoekig gat in het midden. Het is de Amerikanen gelukt om een klein cluster in die vorm te maken, dat volledig symmetrisch is. Ze hebben nog geen borofeen weten te maken, maar met de ontdekking van het beoogde monomeer is aangetoond dat het idee van enkellaags boor meer is dan alleen een berekening.

De bevindingen kwamen tot stand door een combinatie van praktische experimenten en computationele modellering. Ze bestookten brokken boor met een laser, waarbij er wat van dit boor verdampte. Dit bevroren ze met een stroom helium tot clusters. Die clusters namen ze weer onder handen met een laser, waarbij elektronen vrijkwamen. De snelheid waarmee een elektron vrijkomt, geeft een belangrijk beeld van de elektronische eigenschappen van een cluster. B36 bleek een erg zwakke binding met zijn elektronen te hebben. Uit verdere berekeningen kwam naar voren dat een vorm met het gat in het midden erg goed zou werken.

Het gat in het boorcluster is erg belangrijk. Om een geschikt enkellaags materiaal te maken moet het volledig plat zijn. Dat betekent ook dat het startmateriaal plat moet zijn en dat bleek alleen mogelijk als er een zeshoekig gat precies in het midden van het rooster zit.

Het vooruitzicht op borofeen maakt veel wetenschappers erg enthousiast. De boor-boorbinding is heel erg sterk – bijna net zo sterk als een koolstof-koolstofbinding. Maar boor is een metaal en zou dus interessantere elektronische eigenschappen hebben dan koolstof. Zo zou borofeen bijna net zo sterk zijn als grafeen, alleen geleidt het beter elektriciteit.

Bron: Brown University

Onderwerpen