硼墨烯是一种让所有人兴奋的新型神奇材料

硼的单原子层比石墨烯更强、更灵活，可以彻底改变传感器、电池和催化化学。

不久之前，石墨烯还是一种伟大的新材料。它是一种超强的、原子厚度的碳“铁丝网”，可以形成管子、球和其他奇怪的形状。由于石墨烯导电，材料科学家提出了一个基于石墨烯的计算机处理新时代的前景，以及一个利润丰厚的石墨烯芯片产业。欧盟投资10亿欧元启动石墨烯产业。

这个以石墨烯为基础的美好新世界尚未实现。但它引发了人们对其他二维材料的兴趣。其中最令人兴奋的是硼墨烯:一种由硼原子构成的单层晶体结构。

令人兴奋的原因是，硼墨烯有广泛的应用前景。电化学家认为，硼墨烯可以成为新一代更强大的锂离子电池的负极材料。它的催化能力令化学家们着迷。物理学家正在测试它作为传感器探测多种原子和分子的能力。

今天，中国厦门大学的王志强和他的一些同事综述了硼墨烯的显著特性及其可能的应用。

硼墨烯的历史很短。物理学家在20世纪90年代首次预测它的存在，当时他们使用计算机模拟来展示硼原子是如何形成单层的。

但是这种外来物质直到2015年才被化学气相沉积法合成。这是一种由硼原子组成的高温气体冷凝到低温的纯银表面的过程。

银原子的规则排列迫使硼原子形成一种类似的模式，每个原子与六个其他原子结合，形成一个扁平的六边形结构。然而，相当比例的硼原子只与四五个其他原子结合，这就造成了结构中的空缺。空穴结构使硼墨烯晶体具有独特的性质。

自从硼墨烯被合成以来，化学家们一直在努力表征它的性质。结果证明，硼墨烯比石墨烯更强，更灵活。它是电和热的良导体，而且还具有超导性。这些特性随材料的取向和空位的排列而变化。这使得它至少在原则上是“可调的”。这是化学家们如此兴奋的原因之一。

硼墨烯也很轻，反应性也很好。这使得它成为在电池中储存金属离子的理想选择。王和他的同事说:“由于理论上的比容量高、优异的导电性和出色的离子输运性能，硼墨烯是锂、钠和镁离子电池极具发展前景的负极材料。”

氢原子也很容易粘附在硼墨烯的单层结构上，而这种吸附特性，再加上原子层的巨大表面积，使得硼墨烯成为一种很有前途的储氢材料。理论研究表明，硼墨烯能储存其重量的15%以上的氢，明显优于其他材料。

然后是硼墨烯催化氢分子分解成氢离子，水分子分解成氢离子和氧离子的能力。研究小组说:“已经发现，在析氢反应、氧还原反应、析氧反应和二氧化碳电还原反应中，硼墨烯具有优异的催化性能。”这可能会开启一个以水为基础的能源循环的新时代。

尽管如此，在硼墨烯被广泛使用之前，化学家还有一些工作要做。首先，他们还没有找到大量制造硼墨烯的方法。这种材料的反应性意味着它容易被氧化，所以需要小心保护。这两个因素都使得硼墨烯的制造成本高昂，而且很难处理。所以前面还有工作要做。

但是化学家有很大的信心。硼墨烯可能会成为下一个进入世界的神奇材料。