Borophen: Zweidimensionales Supermaterial weckt Hoffnungen in Physik und Chemie
Ein neu entdecktes Material verspricht vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Unter anderem könnte es bessere Akkus bringen oder viel Wasserstoff speichern.
(Bild: Jurii / wikimedia commons)
- Sascha Mattke
Vor noch nicht allzu langer Zeit äußerten sich Forscher begeistert über Graphen, ein Material aus einer einzelnen Schicht Kohlenstoff-Atome. Inzwischen ist die Aufregung abgeflaut, aber das Interesse an zweidimensionalen Materialien blieb bestehen. Zum interessantesten neuen Material-Kandidaten wurde dadurch Borophen, bestehend aus einer Einzelschicht von Bor-Atomen. Der Stoff könnte in Akkus verwendet werden, für Sensoren dienen oder auch Wasserstoff speichern, wie Technology Review online in „Borophen – ein neues Wundermaterial?“ berichtet.
Die Geschichte von Borophen ist erst kurz. Physiker sagten seine Existenz erstmals in den 1990er Jahren auf der Grundlage von Computer-Simulationen voraus. Synthetisiert wurde es aber erst 2015 mittels chemischer Gasphasenabscheidung, einem Prozess, bei dem heißes Gas aus Bor-Atomen auf einer kühlen Oberfläche aus reinem Silber kondensiert. Die regelmäßige Anordnung der Silberatome zwingt das Bor in ein ähnliches Muster, wobei sich jedes Atom an bis zu sechs andere Atome bindet und eine flache sechseckige Struktur entsteht. Ein großer Teil der Bor-Atome geht allerdings nur Bindungen mit vier oder fünf Atomen ein, sodass Lücken in der Struktur verbleiben. Genau dieses Lückenmuster gibt Borophen-Kristallen ihre besonderen Eigenschaften.
Wie sich zeigte, ist Borophen stabiler als Graphen und gleichzeitig flexibler. Es leitet Strom und Wärme und kann auch supraleitend sein. Zugleich ist Borophen leicht und reaktionsfreudig, was es zu einem guten Kandidaten für die Speicherung von Metall-Ionen in Batterien macht. Auch Wasserstoff-Atome verbinden sich leicht mit der Ein-Schicht-Struktur von Borophen, und diese Adsorptionsfähigkeit macht Borophen, zusammen mit seiner riesigen Oberfläche, zu einem interessanten Material für die Speicherung. Nach theoretischen Untersuchungen könnte es mehr als 15 Prozent seines Gewichts an Wasserstoff speichern, was deutlich mehr ist als bei anderen Materialien.
Mehr dazu bei Technology Review online:
(sma)
