BOROPHÈNE

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Synthèse du borophène

La synthèse du borophène a été réalisée en 2015 par une équipe menée par Nathan Guisinger avec des physiciens américains du laboratoire national d’Argonne et de l’université Northwestern, assistée par les simulations numériques effectuées par des théoriciens de l’université de New York à Stony Brook. La technique utilisée, l’évaporation par faisceau d’électrons, consiste à vaporiser un échantillon de bore puis à condenser la vapeur en un film déposé sur un substrat d’argent. Comme le bore et l’argent ne réagissent pas chimiquement lors de leur contact, le substrat aide à l’étalement de la couche de bore sans formation d’amas. Pour étudier la structure de cette couche, les chercheurs ont utilisé la microscopie à balayage et effet tunnel et la diffraction électronique. Ils en ont déduit que leur échantillon de borophène est un réseau dont la configuration fondamentale contient six atomes aux sommets d’un hexagone et un atome supplémentaire en son centre. À l’échelle du nanomètre, le borophène ressemble à un carton ondulé et ses rides confèrent à ses propriétés mécaniques et électriques un caractère anisotropique (c’est-à-dire dépendant de la direction) marqué. Ainsi, la dureté du borophène est exceptionnelle, mais le module de Young qui la mesure varie d’un facteur 2 selon la direction. C’est la première fois qu’un tel caractère apparaît dans un matériau bidimensionnel et cela pourrait se révéler très intéressant pour certaines applications. Malgré sa relative stabilité, le borophène est très réactif dans certaines conditions, par exemple en présence d’oxygène, et il faut le protéger par une couche de silicium.

Fabrication d’une couche de borophène

Fabrication d’une couche de borophène

Dessin

Pour la construction d'une couche d'atomes de bore, celui-ci est vaporisé sous la forme d'agrégats de sept atomes de bore (en haut à gauche) par un faisceau d'électrons, sur un support d'argent chauffé. Le bore s'organise en une couche bidimensionnelle dont la surface présente une apparence... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, « BOROPHÈNE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 10 décembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/borophene/