Neuer Weg zur Borophen-Herstellung ermöglicht viele Anwendungen

Die Universität der Bundeswehr München (UniBw M) erforscht die Synthese von 2D Materialien als Partner in dem bisher größten europäischen Verbundprojekt (Graphene Flagship) und in nationalen Projekten. Das Team von Prof. Georg Duesberg vom neu gegründeten Forschungszentrum SENS ist insbesondere an der Entwicklung von neuartigen, miniaturisierten Sensoren, die z.B. für Messungen von Körperfunktionen genutzt werden können, interessiert.

Die Existenz atomar dünner Schichtmaterialien wurde vor 15 Jahren erstmals nachgewiesen. Für die bahnbrechende Entdeckung des Graphens, ausgestattet mit bisher ungeahnten Eigenschaften, wurde den Forschern Geim und Novoselov schon 2010 der Nobelpreis verliehen. Seitdem werden 2-dimensionale (2D) Materialien intensiv für Anwendungen in der Sensorik, Elektronik, Energietechnik, Telekommunikation und im Quantencomputing untersucht.

Nun gelang es gemeinsam mit dem Forscherteam um Dr. Marc González Cuxart und Prof. Wilhelm Auwärter von der TU München (TUM) qualitativ hochwertige 2D Lagen aus Bor (Borophen) großflächig zu synthetisieren. „Im Periodensystem der Elemente zwischen Nichtmetallen und Metallen eingeschlossen, ist Bor eines der chemisch und physikalisch vielseitigsten Elemente. Allerdings war das Material bisher kaum herstellbar“, erklärt der Privatdozent Hermann Sachdev. „Nun ist der Zugang zu 2D Borophen bei weitem nicht mehr so restriktiv limitiert“, so Prof. Auwärter von der Gruppe “Molecular Engineering at Functional Interfaces” der TUM.

Weiter konnten die Forscher zeigen, dass das bisher wenig erforschte Borophen mit atomarer Präzision mit anderen 2D Materialen zu neuen Strukturen kombiniert werden kann, welche unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Dies könnte das Einsatzspektrum des Materials noch erweitern.

Neben Anwendungen in der Elektronik wird Borophen aufgrund seiner besonderen chemischen und thermischen Eigenschaften als vielversprechend für den Einsatz in Batterien, Wasserstoffspeichern und biomedizinischen Technologien angesehen.

Durch die optimierte Prozessführung und der Verwendung ausgewählter Ausgangsstoffe konnten die Forscher der UniBw M und der TUM nun einen Durchbruch bei der skalierbaren Herstellung des Borophen erreichen. Die Arbeit wurde aktuell in Science Advances publiziert.