83年后终于确定了难以捉摸的一氧化硼的结构

为了发现新的二维材料，艾姆斯国家实验室的一组科学家确定了一氧化硼的结构。这种化合物于 20 世纪 40 年代首次被发现，多年来一直引起人们的研究兴趣。然而，由于当时技术的限制，科学家们无法确定材料的结构。艾姆斯实验室的团队利用新的核磁共振方法和以前无法使用的分析工具，最终解析了这种看似简单的材料的结构。

“我们最初并没有真正考虑研究这种特殊材料，”艾姆斯实验室科学家、研究小组成员弗雷德里克·佩拉斯 (Frédéric Perras) 说。“我们实际上是在尝试制造一种无碳共价有机框架。” 共价有机骨架是一种具有周期性有序晶体结构的低密度多孔材料。它由通过共价键连接在一起的有机分子组成。

“然而，经过多次合成试验，我们无法获得高度结晶的共价有机骨架材料，”艾姆斯实验室的另一位科学家、该团队成员黄文宇说。Perras 和 Huang 的团队对这些材料在替代能源中的应用很感兴趣。

该团队最终制造出了一种硼基材料，佩拉斯称这种材料很难表征。通过研究，他们发现了可追溯到 1940 年的文献，其中描述了团队正在研究的确切反应以及一种名为一氧化硼的材料的合成。不幸的是，以前的科学家无法确定该材料的结构。

幸运的是，自 20 世纪 40 年代以来，材料研究技术取得了进步。“由于我们在核磁共振波谱方面的专业知识，以及 40 岁、50 岁和 60 岁的人无法接触到的新方法的开发，我们认为我们也许能够解开这个近百年的谜团。 ，”佩拉斯说。

佩拉斯解释说，一氧化硼是用一种前体分子制成的，其作用就像积木一样。这些分子通过脱水反应粘在一起。理解结构的关键是弄清楚块的物理排列方式。“因此，我们开发了一些核磁共振方法，使我们能够研究这些构建块相对于彼此的方向。基本上，我们发现相邻的前体分子彼此平行组织，这与之前提出的模型之一相匹配，”佩拉斯说。

“我们还应用了许多其他技术，包括粉末 X 射线衍射，这表明这些纳米片自行组织成所谓的乱层排列，”佩拉斯说。他解释说，这些堆叠的纳米片就像扔在桌子上的一叠纸。一旦它们着陆，它们就不会完全对齐，但它们仍然处于堆叠状态。

Perras 表示，最近人们对合成新型硼基二维材料产生了浓厚的兴趣。了解这种材料的结构可能有助于合成其他有用的硼基二维材料。“真正让我兴奋的是，这是一个老问题。这是一种基本材料;当你写下化学式时，它是BO。因此，从这个角度来看，有趣的是我们最终解决了它的结构，”佩拉斯说

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