Los científicos estabilizan el boro atómicamente fino para su uso práctico

El borofano es estable fuera del vacío, lo que abre posibilidades de aplicación en el mundo real

15.03.2021 - Estados Unidos

Investigadores de la Universidad de Northwestern han creado por primera vez borofeno, un boro atómicamente fino y estable a temperaturas y presiones de aire normales.

Los investigadores llevan mucho tiempo entusiasmados con la promesa del borofeno -una lámina de boro de un átomo de grosor- por su resistencia, flexibilidad y propiedades electrónicas. Más fuerte, ligero y flexible que el grafeno, el borofeno podría revolucionar las baterías, la electrónica, los sensores, la energía fotovoltaica y la informática cuántica.

Por desgracia, el borofeno sólo existe dentro de una cámara de ultravacío, lo que limita su uso práctico fuera del laboratorio. Al unir el borofeno con hidrógeno atómico, el equipo de Northwestern creó el borofano, que tiene las mismas propiedades interesantes que el borofeno y es estable fuera del vacío.

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"El problema es que si se saca el borofeno del ultravacío y se introduce en el aire, se oxida inmediatamente", explica Mark C. Hersam, que dirigió la investigación. "Una vez que se oxida, deja de ser borofeno y deja de ser conductor. El campo seguirá teniendo dificultades para explorar su uso en el mundo real a menos que el borofeno pueda hacerse estable fuera de una cámara de vacío ultra alto".

La investigación se publicará en la revista Science y aparecerá en su portada. El estudio marca la primera vez que los científicos informan de la síntesis del borofeno.

Hersam es catedrático Walter P. Murphy de Ciencia e Ingeniería de los Materiales en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern y director del Centro de Investigación Científica e Ingeniería de los Materiales.

Aunque el borofeno se compara a menudo con su supermaterial predecesor, el grafeno, es mucho más difícil de crear. El grafeno es la versión atómicamente delgada del grafito, un material en capas compuesto por pilas de hojas bidimensionales. Para eliminar una capa bidimensional del grafito, los científicos simplemente la pelan.

El boro, en cambio, no tiene capas cuando está en forma de masa. Hace cinco años, Hersam y sus colaboradores crearon borofeno por primera vez cultivándolo directamente en un sustrato. Sin embargo, el material resultante era muy reactivo, lo que lo hacía vulnerable a la oxidación.

"Los átomos de boro del borofeno son muy susceptibles de sufrir otras reacciones químicas", explica Hersam. "Descubrimos que una vez que los átomos de boro se unen al hidrógeno, ya no reaccionan con el oxígeno cuando están al aire libre".

Ahora que el borofano puede llevarse al mundo real, Hersam dijo que los investigadores podrán explorar más rápidamente las propiedades del borofano y sus posibles aplicaciones.

"La síntesis de materiales es un poco como la repostería", dijo Hersam. "Una vez que se conoce la receta, no es difícil de reproducir. Sin embargo, si la receta se desvía un poco, el producto final puede fracasar estrepitosamente". Al compartir la receta óptima del borofano con el mundo, prevemos que su uso proliferará rápidamente."

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