中國(guó)科學(xué)院物理研究所的研究人員與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的合作者一起，揭示了單層硼吩上具有幻數(shù)的硼簇的形成，并觀察了從吸附硼簇的單層硼吩到雙層硼吩的演變過(guò)程。

該研究在線發(fā)表在PNAS上。

硼在元素周期表中緊挨著碳，比碳少一個(gè)電子。這種電子缺陷產(chǎn)生了其強(qiáng)大的鍵合能力和多樣的硼晶型。盡管它們各不相同，但所有硼多晶型物都以構(gòu)建塊B12簇，具有二十面體籠狀結(jié)構(gòu)。然而，實(shí)驗(yàn)和理論方法相結(jié)合的研究表明，氣相中的小硼簇，如Bn(n = 3 到 12， 36)，是平面或準(zhǔn)平面。

這一特性開(kāi)辟了二維(2D)硼的可能性，也稱(chēng)為硼酚。

根據(jù)硼吩的多晶型性質(zhì)，硼簇在金屬表面的生長(zhǎng)會(huì)強(qiáng)烈影響其結(jié)構(gòu)。然而，以前的研究主要集中在氣相中的小硼簇上，只有少數(shù)理論研究研究了硼簇從小團(tuán)簇到表面二維片的演變。

在這項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，硼原子生長(zhǎng)到覆蓋有單層硼吩的Cu(111)表面上可以產(chǎn)生具有獨(dú)特尺寸分布的硼簇。每個(gè)硼簇選擇性地結(jié)合到硼酚單層每個(gè)晶胞中的特定位點(diǎn)，從而產(chǎn)生周期性陣列。

密度泛函理論(DFT)計(jì)算將化學(xué)吸附的硼簇確定為B5團(tuán)簇，以及這些團(tuán)簇在表面上的形成和排列是單層硼吩中面內(nèi)電荷分布和電子離域的結(jié)果。

此外，B的密集吸附5觀察到單層硼吩上的簇導(dǎo)致自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p層硼吩。