NYU·坦登工程学院 学分:NYU坦登工程学院 原子级薄的二维六方氮化硼(h-BN)是一种很有前途的材料，其相变能力强，超轻质，化学稳定，抗氧化膜，使其成为保护涂层，纳米技术热应用，深紫外光发射器等的理想选择
不同多型氢氮化硼的可能性包括超硬金刚石相，这是一种立方结构，强度和硬度仅次于真正的碳金刚石
制造这种材料的关键是诱导和控制其各种晶相之间转变的能力，以一种足够有效和成本有效的方式来实现规模经济
虽然合成这种“块状”或三维结构的材料需要巨大的压力和热量，但NYU坦登工程学院的研究人员发现，层状、分子薄的二维薄片中的氢氮化硼可以在室温下相变为碳氮化硼
在一项新的研究中，由NYU·坦顿大学化学和生物分子工程教授伊莉莎·里多领导的团队，与桑迪亚国家实验室纳米技术中心的雷米·丁热维尔合作，利用纳米尖端压缩原子级二维氢氮化硼薄层，进行实验和模拟，揭示这些室温相变是如何发生的，以及如何优化它们，部分是通过改变氢氮化硼薄膜的层数来实现的
这项名为“二维金刚石氮化硼的压力诱导形成和机械特性”的研究，其作者包括纽约城市大学化学教授安杰洛·邦乔诺；菲利波·切里尼，NYU·坦登里多皮科力量实验室前博士后；桑迪亚国家实验室的陈健；瑞安·L
哈特曼，NYU坦登大学化学和生物分子工程副教授；弗朗切斯科·拉维尼和菲利普·波波维奇
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里多实验室的学生，作为封面故事出现在《高级科学》杂志第8卷第2期
“当氮化硼处于金刚石阶段时，硬度和硬度会显著增加，事实上，它几乎和传统的碳金刚石一样坚硬，具有更好的热稳定性和化学稳定性，”里多说，“但它通常不能在自然界中找到。”
立方氮化硼的形成必须在实验室中进行
因此，我们开始探索在原子级薄膜的特殊情况下从六方氮化硼到立方氮化硼的相变的物理和理解
" 拉维尼解释说，这项工作包括使用原子力显微镜对原子层数从1到10的氢氮化硼薄膜施加压力
为了测试从六方到立方晶体结构的相变程度，原子力显微镜纳米探针同时施加压力并测量材料弹性
“高度的硬度证明了向金刚石晶体结构的相变
这是至关重要的，因为还不清楚相变是否会在室温下发生
“因为在二维‘宇宙’中相变的整个物理学是不同的，我们正在发现和重新定义一些基本的材料规则
例如，在这种状态下，从六方相转变为立方相的能垒要小得多
" 实验和模拟还揭示了实现向碳-氮化硼转变的最佳厚度:研究人员在单层氢-氮化硼薄膜中没有观察到任何相变，而当纳米尖端施加压力时，双层和三层薄膜显示出50%的刚度增加，这是氢-氮化硼向碳-氮化硼相变的代理
在三层以上，研究人员观察到金刚石相变的程度逐渐减小
通过研究中描述的模拟，合作者还发现了相变的异质性:他们发现钻石不是在压力下均匀地自发转变为立方氮化硼，而是成簇形成并膨胀
他们还观察到氢氮化硼的层数越多，金刚石团簇的数量越少
里多解释说，二维氮化硼钻石比二维碳钻石(也称为钻石)的好处是适应性和潜在的制造经济
“最近，我们发现有可能从石墨烯中诱导二亚甲基的形成，然而，需要特定类型的基底或化学物质，而氢氮化硼可以在环境大气中的任何基底上形成金刚石
总的来说，在二维材料的压力诱导金刚石相中发现异常的新特性是非常令人兴奋的，”她说
里多说，下一阶段将转向应用研究，针对具体应用进行更大规模的机械阻力实验
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