刘忠范

(北京大学化学与分子工程学院，北京大学纳米化学研究中心，北京100871)

二维硼(硼烯)的成功实验获得

刘忠范

(北京大学化学与分子工程学院，北京大学纳米化学研究中心，北京100871)

以石墨烯(graphene)为代表的新型二维晶体材料近年来逐渐兴起。二维材料性质各异，且易于调控和集成，其丰富多彩的电子态和物理效应为构筑新型的电子器件提供了新机遇。其中，单元素二维材料由于结构简单、易于分析和调控、可以视为模型化的二维晶体系统。除了石墨烯之外，人们已经成功地制备出了硅烯、锗烯、锡烯、黑磷等单元素二维材料，但这些材料在空气中不能稳定存在，应用面临困难。硼是元素周期表中的第5位元素，其存在类似碳的sp2杂化轨道，具有短的共价键半径和多样化的价态，这些性质有利于形成低维的硼同素异形体，譬如硼纳米管、笼状结构、平面结构等。而平面结构的二维硼(也称硼烯，即borophene)可以视为这些低维结构的基本形态，其存在的可能性一直受到理论研究者的强烈关注。然而在实验上，因为硼的高熔点、低蒸汽压，有效热蒸发温度超过2000°C，直接热蒸发非常困难。此前制备硼材料主要采取硼化物，易于引入杂质和复杂反应过程。因此尽管理论上备受关注，但二维硼(硼烯)是否真实存在？实验上一直没有给出答案。

在Ag(111)衬底上利用MBE手段获得的单原子层厚度的硼烯岛(a,d)是Ag(111)上两种硼烯岛的扫描隧道显微镜图，(b,e)是两种硼烯的高分辨扫描隧道显微镜图，(c,f)是两种硼烯的原子结构模型，其特征是三角晶格中的周期排列的空洞。……