晶体纳米片层可实现可调电子特性
硼是一种用途广泛的非金属元素，但直到最近五年，化学家才对二维 (2D) 含硼材料的有用特性和应用进行了理论研究。由筑波大学的研究人员领导的一个小组现在通过制备第一个可以逐层处理以控制其电子特性的二维单硫化硼 (BS) 纳米片，将理论变为现实。
二维材料固有的大表面积和多样的电子状态使其成为电池和其他设备应用的良好候选者。此外，将二维构建块组合到新材料中可以更好地控制其功能。先前的计算研究表明，BS 可以采用几种具有独特特性的稳定二维结构。因此，研究人员制造了一种 1:1 的硼：硫化物块体材料，该材料具有菱面体（三维菱形）晶体结构 (r-BS)，然后剥离了单个纳米层 (2D BS)，从而保持了原始材料的晶体排列。
“我们的分析证实了我们自己的计算所预测的，”研究小组负责人近藤孝宏教授说。 “也就是说，BS 纳米片与块状材料具有不同的带隙能量，重要的是，可以根据堆叠的 2D BS 片的数量调整带隙。”
传导电流的能力与材料的带隙能量有关，因此它是与潜在电子设备应用相关的关键特性。研究人员发现，单个 BS 纳米片的带隙能量相对较大，但随着他们添加一两个额外的纳米片层，它会逐渐降低。在组装了大约五片之后，该堆叠的带隙能量最终达到了块体r-BS的水平。
Kondo 说：“BS 纳米片的这一特征和光有效电子质量表明它们有可能用作具有高导电性的 n 型半导体材料，这使得它们在其他已知的二维含硼材料中独树一帜。有带隙。”
由于它们不同的带隙结构，包含 r-BS 或 2D BS 的电极对不同波长的光有响应。 r-BS需要较低能量的辐射（可见光）来传导电流并表现出光催化行为，而2D BS的较大带隙仅在较高能量的紫外光下才有活性。
的确，硼一点也不乏味！这些光诱导现象凸显了二维一硫化硼材料可以应用于光催化或电子器件，更重要的是，可以通过控制纳米片的数量来调整其性能。
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