Borophène
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Le borophène est un matériau bidimensionnel cristallin d'épaisseur monoatomique constituant l'une des formes allotropiques du bore. Il fut théorisé au milieu des années 1990[1], mais ce n'est qu'à partir de 2015 que l'observation de différentes structures de borophène fut confirmée expérimentalement[2],[3].
Structures pseudocristallines de borophène obtenues expérimentalement[4] :
(a) borophène β12 (feuillet γ ou feuillet υ1/6), (b) borophène χ3 (feuillet υ1/5).
Plusieurs structures cristallines et métalliques de borophène d'épaisseur monoatomique ont été synthétisées sur des surfaces métalliques sous ultravide[2],[3]. Leur structure atomique est constituée de motifs triangulaires et hexagonaux mixtes tels que ceux représentés ci-dessus[4]. Cette structure résulte des interactions entre liaisons planaires à deux centres et à plusieurs centres, typiques des éléments à configuration électronique déficitaire tels que le bore[5].
La géométrie planaire des clusters de bore a été calculée et confirmée expérimentalement en 2003[6], puis le cluster de bore B36 a été modélisé en 2014 comme le plus petit cluster ayant une symétrie d'ordre 6 et une lacune parfaitement hexagonale, pouvant par ailleurs servir de base pour l'extension en feuillets de bore à deux dimensions[7].
À la suite de la synthèse du silicène, plusieurs équipes avaient prédit que le borophène pourrait être produit sur une surface métallique[12],[13],[14]. En particulier, on a pu montrer que la structure cristalline du borophène dépend de la surface métallique sur laquelle il est déposé, et ce sans rapport avec sa structure à l'état libre[15].
Les premières synthèses de borophène ont été publiées en 2015, faisant état de phases de borophène obtenues dans l'ultravide sur des surfaces (111) d'argent[2],[3]. Parmi ces phases, le feuillet υ1/6, ou borophène β12, avait été théorisé à l'état fondamental sur une surface d'Ag(111)[15], tandis que le borophène χ3 avait été théorisé en 2012[16].
Propriétés
Les borophènes présentent, dans le plan de leur structure, une élasticité et une résistance qui peuvent être très élevées. Dans certaines configurations, ils peuvent être plus résistants et plus flexibles que le graphène[17]. Les nanotubes de bore ont ainsi un module de Young 2D plus élevé que toutes les autres nanostructures connues, qu'elles soient en carbone ou à base d'autres éléments[18]. Soumis à un essai de traction dans leur plan, les borophènes présentent une transition de phase structurale en raison de la fluidité de leurs liaisons à plusieurs centres[19].
