Martin Kysilka, 10. DUBNA 2019
Není tomu tak dávno, co se o grafenu mluvilo jako o novém zázračném materiálu. Grafen je supertenká, v podstatě dvourozměrná forma uhlíku o výšce jednoho atomu, za jehož objev byla v roce 2004 udělena Nobelova cena. Grafen je také unikátní svou supravodivostí – jev kvantové mechaniky, při němž materiál ochlazený pod svou kritickou teplotu vede elektrický proud bez jakéhokoliv odporu. Grafen však již možná brzy nahradí nové, flexibilnější 2D materiály.
S grafenem je spojována budoucnost skladování energie, magnetické rezonance, kvantových počítačů, pružných displejů, čištění a odsolování vody, 3D tisku a nanotechnologií. Evropská unie investovala do nastartování grafenového průmyslu jednu miliardu eur.
Grafen započal vývoj i jiných neméně zajímavých dvourozměrných materiálů, přičemž některé z nich mají potenciál grafen v mnoha kritériích předčít. Jako nejperspektivnější se jeví borofen: dvouvrstvá varianta atomů boronu, kterou lze tvarovat do různých krystalických struktur.
Na borofenu je fascinující především rozsah jeho užití. Podle elektrochemiků by se borofen mohl stát klíčovým materiálem pro novou generaci silných lithiových baterií. Chemici jsou uchváceni jeho katalytickými vlastnostmi. Fyzici ho zase testují jako senzor schopný identifikovat jednotlivé druhy atomů a molekul.
VZNIK
Existenci borofenu předpověděli fyzici již v devadesátých letech za pomocí počítačových simulací, které ukázaly, jak z atomů boronu zformovat monovrstvu.
Ona substance však byla vytvořena až v roce 2015 za pomocí chemické depozice z plynné fáze. Při tomto procesu se horký plyn z atomů boronu kondenzoval na chladném stříbrném substrátu.
Borofen se jeví být silnější a flexibilnější než grafen. Stejně jako grafen má strukturu šestiúhelníků s atomy ve vrcholech. Na rozdíl od grafenu se však atom vyskytuje i uprostřed šestiúhelníku. Borofen je tak i výborným elektrickým vodičem.
APLIKACE
Vědci se domnívají, že borofen může dosáhnout supravodivosti i při nejvyšších teplotách. Tyto vlastnosti jsou přímo závislé na obsažení volných míst. Onen centrální atom má velký vliv na stabilitu vrstvy. Při nejstabilnějším uspořádání by měly být obsazeny čtyři z pěti poloh. Hlavním důvodem, proč jsou zejména chemici z materiálu tak nadšeni, je možnost mnoha konfigurací, které mají přibližně stejnou stabilitu. Borofen je lehký a poměrně reaktivní, což z něho dělá žhavého kandidáta pro skladování kovových iontů v bateriích.
Na jednovrstvou strukturu borofenu se také velmi dobře lepí atomy vodíku. Schopnost adsorpce (hromadění částic) zkombinovaná s rozlehlou plochou atomových vrstev z borofenu dělá vhodný materiál pro skladování vodíku. Teoretické studie naznačují, že borofen by mohl uskladnit přes 15 procent vlastní váhy ve vodíku, čímž značně přokonává ostatní materiály.
Borofen se může chlubit i schopností urychlit štěpení molekulárního vodíku do vodíkových iontů nebo vody do vodíku či kyslíkových iontů. To by mohlo odstartovat novou éru energetických cyklů založených na vodě.
DOPAD
Borofen narozdíl od grafenu i v několika různých formách zůstává vodivý a chová se jako kov. Grafen při kontaktu s jinou formou uhlíku často vytváří chaos. Možnosti upravování borofenu na míru jsou téměř nekonečné. Materiál by měl přinést revoluci do skladování energie a stát se díky své supravodivosti klíčovým materiálem pro elektroniku nové generace.
.jpg&t=2)
