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炭素と窒素の魔法の組み合わせ：なぜこのナノ構造は真空中や液体中で安定して存在できるのか？
ナノメッシュは、グラフェンに似た無機ナノ構造の二次元材料です。この物質は2003年にスイスのチューリッヒ大学で発見されました。主にホウ素（B）と窒素（N）の原子で構成されています。白金またはロジウムのきれいな表面をホウ素にさらすことで高温で自己組織化して形成されます。窒素化合物。非常に規則的なメッシュ構造。ナノネットは、六角形の穴の組み合わせを非常に詳細に示しています。ナノスケールでは、2 つの穴の中心間の距離はわずか 3.2 ナノメートルですが、各穴の直径は約 2 ナノメートル、深さは 0.05 ナノメートルです。最下部の領域は下層の金属にしっかりと結合していますが、最上部の領域は層内の強い凝集力によってのみ表面に接続されています。
「ナノメッシュは真空、空気、特定の液体の中で安定しているだけでなく、796°C (1070K) という高温にも耐えることができます。」
このホウ素窒素ナノメッシュの特別な点は、ナノメッシュの穴と同程度のサイズの分子や金属クラスターを捕捉し、整然とした配列を形成できることです。これらの特性により、この材料は表面機能化、スピンエレクトロニクス、量子コンピューティング、ハードドライブなどのデータストレージメディアなどの用途で潜在的に有用となります。
構造
窒化水素（h-BN）ナノメッシュは、ルビジウム（Rh（111））や白金（Ru（0001））結晶などの基板上に自己組織化プロセスによって形成された六方晶窒化ホウ素の単層です。格子定数は 3.2 ナノメートルで、単位格子は 13 x 13 BN または 12 x 12 Rh 原子で構成されています。つまり、1 つの単位格子には、12 個のルビジウム原子の上に 13 個のホウ素または窒素原子が配置されています。特定の化学結合の引力の違いにより、ナノメッシュに変動（波形）が生じ、それが電気特性に影響を与えます。
「走査トンネル顕微鏡 (STM) は、2 つの異なる BN 領域、つまり細孔内に位置する強く結合した領域と、接続されたネットワーク内に位置する弱い領域を明確に区別します。」< /p>
特徴
このナノネットは、空気、水、電解質など、さまざまな環境で安定性を示します。さらに、分解することなく 1275K までの温度に耐えます。これらの驚くべき安定性により、ナノメッシュは金属ナノクラスターの足場として機能し、分子を規則的な配列に効果的に捕捉することができます。例えば、金（Au）をナノメッシュ上に蒸着すると、明確な丸い形状のAuナノ粒子が形成され、ナノメッシュの穴に集中します。
「これは、これらのシステム内の分子間の距離が広く、分子間相互作用が弱いことを意味し、分子エレクトロニクスやメモリデバイスなどの用途で興味深い可能性があります。」
準備と分析
このきれいなナノウェブは、室温で液体である無色の物質であるHBNHを熱分解することによって作られました。 Rh(111)またはRu(0001)の表面を無塵環境でコーティングし、窒化ホウ素化合物を化学蒸着法(CVD)で注入し、反応のために796°C(1070K)に維持します。その後、走査トンネル顕微鏡や低エネルギー電子回折などの技術を使用してその構造が観察されました。
その他の形態と今後の展望
他の基板上での窒化ホウ素化合物のCVDでは、波形ナノネットワークの生成に成功していません。 Ni および Pt 上では平坦な BN 層が観察されたのに対し、Mo 上では剥離構造が観察されました。これらの発見は、ナノメッシュ構造の独自性と、その形成中の化学的挙動を浮き彫りにしています。
このナノ構造の潜在的な応用を考えると、将来の材料科学やさまざまな技術開発にどのような影響を与えるでしょうか?
