Наноструктуры из нитрида бора столь же хороши, как их аналоги из углерода

Американские ученые предложили способ создания высококачественных нанолент из нитрида бора, во многом напоминающий аналогичный процесс для углеродных наноструктур. Методика основана на использовании металлического калия и температуры и не требует применения других реагентов. Созданные наноструктуры интересны сами по себе для будущих применений в спинтронике и оптоэлектронике; кроме того, нитрид бора является идеальной подложкой для графена благодаря возможности сохранения уникально-высокой проводимости данного материала.

Нанотрубки из нитрида бора являются структурными эквивалентами нанотрубок из углерода (листов графена, свернутых в трубку). Поэтому ученые предположили, что, как и графен, листы из нитрида бора должны обладать уникальными электронными и магнитными свойствами (зависящими от структуры края материала). По результатам ранних теоретических исследований считалось, что если эти свойства действительно существуют, нитрид бора мог бы найти применения в будущих решениях задач спинтроники, а также в оптоэлектронных приложениях.

К сожалению, до сих пор научный мир не имел достаточно качественных методик производства наноструктур из нитрида бора, чтобы можно было проверить эти предположения на практике. Задача сводилась к поиску способов производства качественных нанолент из нитрида бора. И эту задачу помогли решить американские ученые. Совместная группа ученых из Rice University, University of California и Lawrence Berkeley National Laboratory (США) применили известную ранее методику с воздействием металлического калия и нагрева наноструктуры до 300 градусов по шкале Цельсия для «раскрытия» вдоль продольной оси нанотрубок из нитрида бора. Эта простая масштабируемая техника синтеза позволяет создавать узкие (шириной до 20 нм) высокоорганизованные наноленты из нитрида бора. Получающиеся ленты имеют большую длину (не менее 1 мкм), кроме того, их кристаллическая структура обычно обладает всего несколькими дефектами, расположенными на плоскости или на краю ленты. Подобные параметры позволяют провести полноценные исследования электронных и магнитных свойств нанолент, чтобы определить, какие из ранних теоретических предположений в действительности верны.

Стоит отметить, что еще ранее было обнаружено, что нитрид бора является идеальной подложкой для размещения листов графена (двумерных одноатомных углеродных плоскостей с гексагональной кристаллической структурой), т.к. листы этого материала не содержат дефектов, на электромагнитных «возмущениях» которых могли бы «застревать» свободные электроны из графена. Этот факт гарантирует, что с применением подобной подложки уникальные свойства проводимости графена сохранятся. К слову, наноленты из нитрида бора являются диэлектриками, в то время как наноленты из графена проявляют металлические или полупроводниковые свойства, в зависимости от ширины самой ленты. Таким образом, два материала дополняют друг друга, позволяя разрабатывать новые устройства наномасштаба.

В ближайшем будущем команда планирует далее повышать качество производимых нанолент из нитрида бора; кроме того, начнется поиск способов обработки краев так, чтобы материал можно было применять в спинтронике. Подробные результаты работы опубликованы в журнале Nano Letters.