Fyzikům z Texasu, Tsukuby a Krasnojarsku se pod vedením Li Songta začalo dařit vyrábět tenké vrstvy čistého nitridu bóru (h-BN). Jeden až pět atomů silný plátek vytvořili metodou podobnou té, jaká se používá při výrobě grafenu - pomocí měděného podkladu. Výhodou je, že získanou fólii lze z takového povrchu sundat a přenést ji na jiný substrát. Barva nitridu bóru je přirozeně bílá a tak materiál dostal přezdívku bílý grafen (ve starších pracích se ale setkáte i s označením bílá tuha). 

Zvětšit obrázek

Obraz získaný elektronovým mikroskopem: vlevo – jeden atom silná vrstva vytvořená šestiúhelníkovou strukturou nitridu bóru. Vpravo je vyznačena oblast elektronové difrakce. Nový materiál prokázal vysokou soudržnost (danou atomovými sílami). Výsledné mechanické vlastnosti „bílého grafenu“ jsou podobné klasickému „černému“ grafenu, včetně jeho pružnosti. Kredit: Nano letters

Proč je se výzkumné týmy o tuto látku tak zajímají?
Nový materiál je komplementární klasickému grafenu – jde tedy o ideální nevodivý podklad pro elektronické součástky na bázi „černého“ uhlíkového grafenu. Mezi žádoucí vlastnosti tohoto materiálu patří také to, že v atomární vrstvě vykazuje vysokou optickou propustnost a že i v kombinaci s klasickým grafenem jde o průhledný materiál v širokém rozsahu světelného vlnového spektra. Jde tedy o vlastnosti, které předurčují tento materiál k tomu, aby přispěl k zahájení éry nanoelektroniky.
 

Nitrid bóru většinou známe jako zástupce takzvané neoxidové keramiky používané na brusné kotouče a řezné nástroje. V tomto případě ale jde o kubickou strukturu (c-BN), která se hodí k obrábění oceli. Hexagonální struktura je také dobře známá. Uplatnění si našla v kosmetice a jako tuhé mazivo zajišťující kluznost ploch při vysokých teplotách. Hexagonální nitrid bóru je na rozdíl od grafenu izolantem. Ví se to o něm relativně dlouho, ale teprve až začátkem letošního roku výzkumníci našli způsob, jak implantovat "ostrůvky" h-BN k vrstvě grafenu. To mimo jiné znamená, že s jeho pomocí nyní mohou řídit elektrické chování grafenu.

Plátky bílého grafenu se podařilo připravit technikou nanášení z plynné fáze, při níž se pracuje s teplotou okolo 1000 stupňů Celsia. Zatím jde o plošky velikosti 5 x 5 cm, ale teoreticky jejich velikost není nijak omezena. Vše závisí jen na rozměrech měděné fólie, na kterou se nanáší a pece, ve které se napařování z hrubého substrátu nitridu bóru provádí. Celý proces by se měl dát dále vylepšovat a směřovat k výrobě větších listů technikou „roll-to-roll“. Ta se již využívá k přípravě třiceti palcových klasických grafenových listů (viz předešlý článek).

Vědci sebevědomě prohlašují, že h-BN vrstvou v kombinaci s vodivými vrstvami grafenu zasadí Mooreovu zákonu těžkou ránu – ten totiž hlásá, že počet tranzistorů, které se umísťují na jednotku plochy integrovaného obvodu se zdvojnásobuje zhruba každé dva roky. Nyní by mělo jít o navýšení v rámci řádů, protože, podle slov Li Songa, prvního autora publikace, by projektování struktur s funkcí tranzistoru v nanorozměrech nemělo stát nic v cestě. Nepůjde ale jen o tranzistory, h-BN by měl umožnit výrobu zcela nových typů vysokokapacitních malých kondenzátorů. Následovat by měly kvantové biosenzory,...

Pramen: Rice University