中青在线天津12月23日电(中国青年报·中青在线记者张国通讯员吴军辉)一个困扰凝聚态物理和材料物理界多年的难题最近被攻克。来自美国阿贡国家实验室、中国南开大学、纽约州立大学石溪分校、美国西北大学的科学家首次获得了只有单原子厚度的二维硼材料——“硼烯”。相关研究成果发表在12月18日出版的美国《科学》杂志上。

　　美国《科学》与英国《自然》杂志分别刊登了评论文章。《科学》的评论文章题为“拨开最薄硼烯的迷雾”，《自然》则称“单原子层硼烯加入二维材料俱乐部”。

　　目前已知的最薄、最坚硬的纳米材料为石墨烯，这是一种呈蜂巢状排列的单层碳原子结构，具有优良的物理化学性能，已被广泛应用于超级计算机、光子传感器、基因测序、太阳能电池等领域。此次获得的硼烯材料，因其优越的电学、力学、热学属性，被科学界寄予厚望——继石墨烯之后，科学家希望找到更多具有优良特性的二维材料，而元素硼是碳的“近邻”。然而硼烯并非自然存在，只能人工合成。科学家对硼烯的理论结构预测已逾10年之久，但从未成功合成。即便有个别的薄膜等样品，也由于其结构异常复杂而难以表征。因此，硼烯的制备成为国际凝聚态物理及材料物理界公认的世界难题。

　　2014年，南开大学物理学院周向锋教授、王慧田教授和纽约州立大学石溪分校奥甘诺夫教授等基于进化算法结合第一性原理计算，预测了一个独特的二维硼结构。该研究进一步激发了实验学家挑战合成硼烯的兴趣。阿贡国家实验室、南开大学、纽约州立大学石溪分校和西北大学等研究单位共同合作，利用高真空原子溅射的方法，首次在银的表面成功制备出褶皱的单原子层硼烯。联合团队获得的实验结果与理论模型几乎完全符合。南开大学团队承担了该研究的理论计算工作。

　　“不同衬底材料、不同温度、不同厚度等条件下生长出来的硼烯也会呈现结构的多样性，从而决定了功能的多样性。我们的工作是实验上拉开了合成这个新材料的序幕，相信不久的将来将有更多特别性质的硼烯出现。”周向峰教授说。(完)

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