中美科学家合作研获单原子厚度“硼烯”

    本报天津12月23日电（记者陈建强 通讯员吴军辉）一个困扰世界凝聚态物理和材料物理界多年的难题近日被攻克。南开大学和美国阿贡国家实验室、纽约州立大学石溪分校、美国西北大学的科学家合作，首次获得了只有单原子厚度的二维硼材料——“硼烯”。该材料因其优越的电学、力学、热学属性，被科学界寄予厚望，或将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。相关研究发表在18日出版的《科学》杂志上并被重点推荐。

    作为一种呈蜂巢状排列的单层碳原子结构，石墨烯是目前已知最薄、最坚硬的纳米材料，具有优良的物理化学性能，已被广泛应用于超级计算机、光子传感器等领域。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。元素硼因是碳的“近邻”而成为首要目标。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有10年之久，但从未成功合成。硼烯的制备成为国际凝聚态物理及材料物理学界公认的世界难题。

    2014年，南开大学周向锋教授、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。美国阿贡国家实验室、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“生长”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。南开大学科研团队承担了该研究的理论计算工作。

    介绍该成果的评论文章《拨开最薄硼烯的迷雾》同期刊登于《科学》杂志上。《自然》杂志也刊发题为《单原子层硼烯加入二维材料俱乐部》的报道。