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Graphen aus Bor

29.08.2021

Theoretiker sagten vor langer Zeit die Existenz von Filmformen von Bor mit atomarer Dicke voraus - Borophene. In der Praxis stellte sich jedoch heraus, dass das Züchten eines einschichtigen Borophens um Größenordnungen schwieriger war als die Gewinnung von Graphen. Träume von der Schaffung eines mehrschichtigen Borofens mit der Möglichkeit der Zwischenschicht-Energiespeicherung erschienen überhaupt wie Fantasie.

Wissenschaftler konnten jedoch die Bedingungen für das Züchten von zweischichtigem Borophen schaffen, obwohl dies eher zufällig geschah. Eine Gruppe von Wissenschaftlern der American Northwestern University berichtete über wachsende Proben von zweischichtigem Borophen. Das Geheimnis lag in der Wahl des richtigen Substrats für den Prozess.

Zur Herstellung von Graphen lassen sich einfachste Verfahren anwenden, darunter atomar dünnes Peeling mittels einer Folie mit Klebeschicht. Borofen kann auf diese Weise nicht abgetrennt werden. Seine Struktur ist stärker und eine atomar dünne Schicht kann nur auf einem speziellen Substrat aufgewachsen werden. Darüber hinaus scheiterten alle Versuche, ein zweischichtiges Borophen zu züchten - anstelle der zweiten Schicht bildeten sich volumetrische Ansammlungen von Bor in Form einer Einkristallstruktur.

In einem ihrer Experimente mit Substraten zum Züchten von Borophen verwendeten Wissenschaftler der Northwestern University Silber, das auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wurde. Das resultierende Substrat sah aus wie eine Kaskade von Terrassen mit jeweils einer relativ großen Fläche. Während des Experiments stellte sich heraus, dass auf einem solchen Substrat Borophen in Form von zwei ordentlichen Schichten gebildet wurde. Niemand hatte damit gerechnet, aber alle waren angenehm überrascht – sie fanden, wovon sie lange geträumt hatten.

Doppelschichtiges Borophen eignet sich theoretisch besser für zukünftige Batterien als Graphen. Es ist haltbarer, flexibler und leichter. Der Abstand zwischen zwei Borophenschichten ist gut für das Einfangen von Ionen und die Energiespeicherung. Dieses Material verspricht, den Aufbau der Batterien zu vereinfachen und ihr Gewicht zu reduzieren. Die Wissenschaftler hoffen, dass sie die Möglichkeiten untersuchen können, die sich eröffnet haben, um Borophen in Mengen zu gewinnen, die es ermöglichen, seine Eigenschaften aufzudecken und damit die Möglichkeit einer praktischen Anwendung näher zu bringen.

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

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Graphen und Diamanten haben die gleiche Kohlenstoffstruktur, aber die Atome in diesen Materialien sind unterschiedlich angeordnet, was ihnen unterschiedliche Eigenschaften verleiht – Unterschiede in Härte, Flexibilität und elektrischer Leitfähigkeit. Die weiche und flexible Graphenbeschichtung erwies sich als bester kugelsicherer Schutz.

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