白石墨烯的吸引力与困难

对于许多领域相关与不相关的科技人员而言，2010年的一个大的新闻是：英国曼彻斯特大学的两位俄裔物理学家Andrei Geim和Konstantin Novoselov，以其在石墨烯上的贡献获得了今年的诺贝尔物理学奖。

在最新在线的NANO LETT上面，我及同事刚刚发表了一篇文章，名字取得有点时髦 ―白石墨烯。“”White graphemes”: Boron Nitride Nanoribbons via Boron Nitride Nanotubes Unwrapping”，http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl103251m。

正如最新一期Nature Nanotechnology上的社论“The rise and rise of graphene”所言，当材料的维度从零维增加到一维、二维，物理也变得丰富多彩起来。

这些石墨烯上体现出来的突出的物理性质与各种优异的性能，极大地鼓舞越来越多的研究者去积极探索新的二维晶体，及其中的物理内涵与性能。

其中最能吸引人注意的非六方氮化硼（h-BN）莫属了。这既是由其与石墨的相似性，也是由其与石墨的极大差别决定的。

h-BN具有与石墨非常类似的层状结构，包括同样的层间距和面内六方晶格（B3N3代替C6），甚至类似的强面内共价键与层间弱范德瓦尔斯力。因此，正如石墨烯那样，h-BN二维晶体也可望能独立存在。

尽管具有如此类似的结构，h-BN的性质却与石墨非常不同。除了优秀的力学性能外，最突出的是其更强的热与化学稳定性，绝缘性（5.5eV宽带半导体），以及最近两年报道的深紫外发光性能。

这些性质赋予BN及其纳米结构不同于碳及其纳米结构的性能。比如BN纳米器件将可以应用在更为苛刻的环境中；比如相对于C的良好电学器件，BN纳米材料可以应用在电子器件的另一个方面：绝缘且高导热的电子封装复合材料上面；此外，通过适当的修饰与掺杂，或许可以用在深紫外光电子学器件上。

通过这些相似性和差异性，嗅觉敏感的研究者们仿佛已经触摸到了h-BN二维晶体，并朦朦胧胧的窥视到其背后的丰富性质与性能。

然而，第一步就碰上了一个难以对付的拦路虎。

h-BN的层间作用力虽较层内弱的多，却比石墨层间强。宏观上力学性能较强。很难象石墨那样通过传统方法打开。此外，也早有理论和试验结果证实，象石墨中那样的化学插层也很难在h-BN上实现。这两类最重要的物理、化学方法在这一材料上遇到了顽强的阻力。

    理论工作者因此得以先行一步。不过，所预测的有趣性质更进一步地刺激了大家对这一领域的兴趣。

(请大家见谅，并不是卖关子，确实缺乏时间和耐心写长篇的博文，只好写一部分贴一部分了。请多多包涵！)

 

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