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纳米科学研究所又一科学发现被Nano Letters在线报道
 

2012年6月5日,国际纳米领域最具影响力的刊物Nano Letters(影响因子12.2)在线报道了南京航空航天大学纳米科学研究所的又一重要科学发现:本为绝缘体的金刚石结构的氮化硼所构成的纳米薄膜具有十分稳定的金属属性,很薄时甚至成为半导体。
    硼和氮在元素周期表中分别位于IV族第六号元素碳的两边。氮化硼是最典型的III-V族材料,在原子结构上能与所有的碳材料相对应;比如立方氮化硼的结构与金刚石类似,而六方结构的氮化硼则与石墨类似。氮化硼材料的特殊之处在于它比碳材料具有更优良的热稳定性和抗腐蚀性,因此应用前景极为广阔。然而,所有的氮化硼材料都为绝缘体,严重制约了其应用潜能。
南京航空航天大学纳米科学研究所张助华博士和郭万林教授通过第一原理计算模拟发现立方的氮化硼纳米薄膜具有天然的金属性,甚至在厚度小到一个纳米以下还具有半导体性。这一发现一反人们的常识,为氮化硼的应用提供了新的思路。该工作受到Nano Letters两位审稿人的一致高度评价:“非常有趣的工作,为氮化硼材料在电子方面的应用开拓了新的可能”,是“及时的,引人深思的结果”。
近年来,随着由单个碳原子层组成的石墨烯展现出引人入胜的电子和光电性能,类似结构单原子层氮化硼(由于与石墨烯的黑色、导电相对,是白色的绝缘体,又称白色石墨烯)已经被作为构筑高品质石墨烯电子器件的理想基底材料而受到高度重视:超平整、绝缘、稳定性高。这一发现则使氮化硼纳米结构成为纳米功能材料家族中的一员。
    近5年来,南京航空航天大学纳米科学研究所对氮化硼纳米材料开展了系统深入的研究,获得一系列有趣的科学发现:氮化硼纳米管可以是最小的纳米管;而且随着尺寸变小,可以从绝缘体变为半导体;从而氮化硼双壁纳米管可以形成外层绝缘而内层导电的同质电缆;氟化的氮化硼纳米管具有应变可控的长程自旋极化磁性,甚至成为对自旋电子学十分重要的只选择性导通一种自旋电子的半金属;氮化硼纳米带具有电场控制的绝缘体-半导体-金属转变;氮化硼纳米带因其边缘和缺陷独特的电子态而具有半导体特性;氟化作用下少数层氮化硼薄膜会自发产生石墨相向金刚石相的转变等等。这些成果发表在美国化学会会志JACS、Nano Letters、Applied Physics Letters等刊物。
    这一系列发现无疑将有力促使氮化硼纳米材料更广泛和重要的应用。

论文链接
    http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl301406f?prevSearch=%255BContrib%253A%2BZhuhua%2BZhang%255D&searchHistoryKey=

撰稿:张助华,郭万林

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