高考考试网
当前位置: 首页 高考资讯

团簇化合物如何制备纳米硅(成功实现硼幻数团簇的合成和有序组装)

时间:2023-05-25 作者: 小编 阅读量: 4 栏目名: 高考资讯

由少数分子构成的硼团簇被认为是各个维度下硼单质的基本组成单元,因此受到广泛的关注和研究。中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心吕海峰博士和中科院物理所陈彩云博士为该论文共同第一作者。陈岚研究员、武晓君教授和吴克辉研究员为该论文共同通讯作者。

硼是周期表上第5号元素,相比于碳,硼原子最外层缺少一个电子,因而硼与硼之间能形成复杂的多中心多电子的化学键,使得低维硼单质成为结构最丰富的材料之一。由少数分子构成的硼团簇被认为是各个维度下硼单质的基本组成单元,因此受到广泛的关注和研究。例如硼三维块体和化合物的基本结构单元为二十面体的B12团簇。而平面或准平面的Bn(n=3-12,36)团簇被认为是二维硼烯形成的前驱物。早期对硼团簇的研究主要是利用光电子能谱和理论计算研究气相中硼团簇的基本行为揭示了硼团簇的平面结构和双/多中心-两电子的电子离域稳定机制。然而,只有少数理论工作研究了硼在表面上从小团簇到二维结构的演变,但对于硼团簇在表面上的形成、扩展乃至生成二维硼烯的过程则仍然缺乏相应的实验研究。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面实验室SF9组吴克辉研究员/陈岚研究员课题组在硼烯合成制备研究中进行了长期的探索和积累,并取得了丰富的研究成果,包括首次获得单层硼烯(Nature Chemistry 8, 564 (2016))和硼烯纳米带(Physical Review Materials 1, 021001(R) (2017)),制备出蜂窝状结构(Science Bulletin 63, 282(2018))和准一维链状混合相的硼烯(Advanced Materials 32, 205128 (2020)),并进一步在2022年成功制备出高质量稳定的双层硼烯(Nature Chemistry 14, 25(2022))。


图1 单层硼烯的STM形貌图、原子结构图、STM模拟图;单层硼烯及铜衬底的电荷分布

最近陈岚研究员和吴克辉研究员指导博士生陈彩云(现在香港科技大学做博士后)等率先利用超高真空分子束外延(MBE)在Cu(111)表面的单层硼烯上实现了尺寸均一的硼幻数团簇的可控制备和有序阵列分布。实验人员与中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心武晓君教授和吕海峰博士合作进行了第一性原理研究,明确了硼团簇由5个硼原子组成的平面五元环结构“立式”吸附在单层硼烯表面,揭示了单层硼烯中的电荷分布促进了B5团簇在表面的形成和排列的机制


图2 单层硼烯上硼团簇的STM表征以及向双层硼烯的演变

理论与实验研究进一步表明硼团簇在单层硼烯上紧密堆积吸附之后,将表现出“多米诺骨牌效应”般的结构转变,B5团簇从“立式”变成“躺式”,相邻B5团簇之间形成化学键,导致其自发转变为双层硼烯,表明具有独特尺寸和规则排列的硼团簇对于二维硼烯的形成至关重要,填充了硼团簇结构和二维双层硼烯结构之间演变过程的空白,并阐明了前期合作工作中所发现的双层硼烯结构的形成机理(Nature Chem. 2022, 14, 25)。

图3 不同硼团簇(Bn)的原子结构以及在单层硼烯上吸附分布;B5 团簇吸附在单层硼烯上的STM模拟图,结构图以及电荷分布

这项工作不仅首次实现了非气相条件下硼团簇周期构筑,并对硼团簇的分布生长、化学性质、以及双层硼烯的形成有了更加全面的认识。该项工作是吴克辉研究员/陈岚研究员课题组与武晓君教授课题组近年来在低维硼烯相关研究的拓展和延续,为未来低维硼结构的合成和探索提供了新思路。


图4 单层硼烯表面B5团簇向双层硼烯的演变

该工作以“Selective Binding and Periodic Arrangement of Magic Boron Clusters on Monolayer Borophene”为题在线发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心吕海峰博士和中科院物理所陈彩云博士为该论文共同第一作者。陈岚研究员、武晓君教授和吴克辉研究员为该论文共同通讯作者。相关工作获得了科技部、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、中科院青年基础团队等项目的支持。


原文链接

编辑:小聪

,

    推荐阅读
  • 羽绒被总是跑毛怎么解决(羽绒被跑毛处理方法)

    羽绒被总是跑毛怎么解决?以下内容大家不妨参考一二希望能帮到您!羽绒被总是跑毛怎么解决首先是在原来的被罩上再增加一个被罩,其实这个方法是最简单的,这样就不会再钻毛了,之后清洗的时候,也只需要清洗第一层就可以了。减少清洗的次数。所以减少清洗的次数也是非常重要的,一般的情况下,最好是一年清洗三四次就可以了,这样不仅可以保护好羽绒被,同时也不会那么脏。

  • 西葫芦为什么是苦的(西葫芦发苦是什么原因)

    我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!西葫芦为什么是苦的苦味素含量过高:西葫芦中含有一种名叫“苦味素”的物质,它可以导致西葫芦变苦,若种植时选用的品种较差,种植出来的西葫芦其味道就会比较苦。

  • 钓鱼鱼线怎么选择(教你4个鱼线挑选小常识)

    可以用牙咬的办法测试鱼线的韧性。具体就时用牙咬一下鱼线,如果不是很用力就可以将鱼线咬变形,咬扁这就说明鱼线的韧性是很好的。拉力是重中之重,鱼线的拉力不行,其它的标准就没必要考虑了,直接弃用。“一分钱一分货”也不一定就对。市场上有许多包装精美的,以次充好的鱼线,也有比较便宜的,不是名牌的好线。鱼线的外观,手感。

  • 个性qq网名2022年除夕最新版的女生(好听的女生网名)

    凉城听暖挽梦忆笙歌,今天小编就来说说关于个性qq网名2022年除夕最新版的女生?下面更多详细答案一起来看看吧!

  • 长沙市新文化之都(文化场景和网红品牌激活夜经济)

    长沙市连续3年入选“中国城市夜经济十大影响力城市”,拥有4个国家级夜间文化和旅游消费集聚区。据最新的数据显示,长沙市夜间消费占全天消费比重达52.6%。市政府每年投入近3000万元向长沙音乐厅、梅溪湖大剧院等购买公共服务,推出惠民票价。梅溪湖大剧院演出超过500场、接待80多万观众,长沙音乐厅为市民提供了上千场次视听盛宴,提升夜经济消费品位。长沙国金中心370多家商户中,包含100家首次入湘品牌。

  • 渐变指甲油是怎样的(怎样涂渐变指甲油)

    用棉签蘸卸甲液去除指甲上的指甲油根据理想的长度用指甲刀修剪指甲然后用指甲锉磨平指甲边缘,并给指甲定型用去死皮叉去掉指甲根部的死皮,增加指甲外露的面积,让它看起更修长,我来为大家讲解一下关于渐变指甲油是怎样的?然后用指甲锉磨平指甲边缘,并给指甲定型。底油能起到保护指甲,光滑甲面的作用,方便之后上色。通常底色需要涂两层。另可分两次薄涂,也不要一次性涂上厚厚的一层。

  • 单纯什么意思(单纯词语的含义)

    下面内容希望能帮助到你,我们来一起看看吧!单纯什么意思单纯的字面意思就是简单纯一,不复杂。单纯的好处,也就是自己的精神领域是纯而静的,没有卷入勾心斗角的是非中去。但是单纯的人在社会上很容易被骗,被利用,所以说过于单纯未必是件好事。人最好的境界,不是单纯也不是精明复杂。而是居中,有一颗单纯的内心,而又有一颗玲珑智慧的心。前者愉悦精神领域,后者保证你作为人的生存能力。

  • 2008年北京奥运会圣火是谁点燃的(2008年北京奥运会圣火点燃者介绍)

    2008年北京奥运会圣火是谁点燃的2008年奥运圣火最后点燃的人是体操王子李宁,2008年第29届北京奥运会主火炬手也是最后的火炬手。李宁,壮族,男,生于1963年3月10日,奥运冠军,原中国著名体操队运动员,家乡广西壮族自治区来宾市兴宾区南泗乡人,祖籍广东省佛山市顺德区,曾祖父辈迁至广西谋生,中国著名男子体操运动员。北京奥运会火炬手:北京奥运会火炬手是“和谐之旅”的实践者。

  • 饺子怎么煮不破皮(煮饺子不破皮的技巧)

    饺子怎么煮不破皮?接下来我们就一起去研究一下吧!饺子怎么煮不破皮火候:煮速冻饺子的时候,不宜用大火,它不像是新鲜的水饺,用大火煮也不易破皮。不要过早放,否则易粘在一起,而且放入后,要充分搅拌,这样就不会因为粘在一起而破皮。

  • 舍利子为什么很珍贵(舍利子究竟是什么)

    而另一种舍利子,指的是佛教修行者去世之后留下的遗体,有时是特指骨灰或骨灰中出现的结晶。全身舍利也被称为肉身菩萨。舍利子被认为是佛教修行者通过长年修行,深受戒定慧熏修所得,是修持水平的一个见证,十分难得。此外,也有推测认为牙齿也有可能在燃烧过程中形成舍利子。以此看来,似乎舍利子就是由骨骼形成的可能性十分高。