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La combinaison magique du carbone et de l’azote : pourquoi cette nanostructure peut-elle exister de manière stable dans le vide et dans un liquide ?
Le Nanonet est un matériau bidimensionnel doté d'une nanostructure inorganique, similaire au graphène. Ce matériau a été découvert en 2003 à l'Université de Zurich en Suisse. Il est principalement composé d'atomes de bore (B) et d'azote (N). Il est formé par auto-assemblage en exposant une surface propre de platine ou de rhodium à un bore-azote. composé à haute température. Structure en maille hautement réglée. Le nanonet montre la combinaison de trous hexagonaux dans les moindres détails. À l'échelle nanométrique, la distance entre les centres de chacun des deux trous n'est que de 3,2 nanomètres, le diamètre de chaque trou est d'environ 2 nanomètres et la profondeur est de 0,05 nanomètres. Les zones les plus basses sont étroitement liées au métal sous-jacent, tandis que les zones les plus hautes ne sont reliées à la surface que grâce à une forte cohésion au sein de la couche.
"Les nanonets sont non seulement stables dans le vide, l'air et certains liquides, mais peuvent également résister à des températures élevées jusqu'à 796 °C (1 070 K)."
La particularité de ce nanomesh de bore-azote est qu'il peut capturer des molécules et des amas métalliques de taille similaire aux pores du nanomesh, formant ainsi un arrangement ordonné. Ces propriétés rendent le matériau potentiellement utile dans des domaines tels que la fonctionnalisation de surface, la spintronique, l'informatique quantique et les supports de stockage de données (tels que les disques durs).
Structure
Le nanonet de nitrure d'hydrogène (h-BN) est une couche unique de nitrure de bore hexagonal, formée par un processus d'auto-assemblage sur un substrat tel que des cristaux de rubidium (Rh(111)) ou de platine (Ru(0001)). Sa constante de réseau est de 3,2 nanomètres et la maille unitaire est composée de 13x13 atomes de BN ou 12x12 Rh, ce qui signifie que dans une maille unitaire, il y a 13 atomes de bore ou d'azote situés sur 12 atomes de rubidium. En raison des différences dans les forces d’attraction de certaines liaisons chimiques, cela provoque une ondulation du nanonet, ce qui affecte ses propriétés électriques.
"Deux régions BN différentes peuvent être clairement distinguées par microscopie à effet tunnel (STM) ; une région fortement liée est située dans les pores et l'autre région plus faible est située dans la structure du réseau connecté."
Fonctionnalités
Ce type de nanonet présente une stabilité dans divers environnements, notamment l'air, l'eau et les électrolytes. De plus, il résiste aux températures élevées jusqu’à 1275K sans se décomposer. Cette excellente stabilité permet au nanonet de servir d’échafaudage pour les nanoclusters métalliques et de capturer efficacement les molécules pour former des arrangements réguliers. Par exemple, lorsque l’or (Au) s’évapore sur un nanomesh, des nanoparticules d’Au apparemment rondes se forment, qui sont concentrées dans les trous du nanomesh.
"Cela signifie que ces systèmes, avec de grandes distances entre les molécules et de faibles interactions intermoléculaires, peuvent être intéressants dans des applications telles que l'électronique moléculaire et les dispositifs de mémoire."
Préparation et analyse
Les nanoréseaux soignés sont préparés en décomposant thermiquement des composés azotés de bore (HBNH), une substance incolore liquide à température ambiante. La surface du Rh(111) ou du Ru(0001) est recouverte dans un environnement sans poussière, et le composé bore-azote est injecté par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et maintenu à 796°C (1070K) pour la réaction. Par la suite, des techniques telles que la microscopie à effet tunnel et la diffraction électronique à basse énergie ont été utilisées pour observer sa structure.
autres formes et perspectives d'avenir
Le CVD actuel des composés de nitrure de bore sur d'autres substrats n'a pas permis de produire avec succès des nanoréseaux ondulés. Sur le nickel et le platine, on observe une couche plate de BN, tandis que sur le molybdène elle présente une structure exfoliée. Ces résultats mettent en évidence la nature unique de la structure du nanomesh et le comportement chimique au cours de sa formation.
Lorsque nous réfléchissons aux applications potentielles de ce type de nanostructure, comment cela pourrait-il affecter le développement de la science des matériaux et de diverses technologies à l'avenir ?
