摘要：本文介绍了硼与铜相互作用的研究，揭示了硼在铜基底上形成的二维铜硼化物。这一发现出乎意料，挑战了之前关于硼烯形成的假设。赖斯大学的科学家鲍里斯·雅科布森及其团队早在十多年前就预测硼原子与铜结合过强，无法形成硼烯。最新研究证实了这一点，且硼原子形成了具有独特结构的

本文介绍了硼与铜相互作用的研究，揭示了硼在铜基底上形成的二维铜硼化物。这一发现出乎意料，挑战了之前关于硼烯形成的假设。赖斯大学的科学家鲍里斯·雅科布森及其团队早在十多年前就预测硼原子与铜结合过强，无法形成硼烯。最新研究证实了这一点，且硼原子形成了具有独特结构的铜硼化物。研究者们结合高分辨率成像和理论建模，揭示了材料的特性，并探讨了其在电化学能量存储和量子信息技术等领域的潜在应用。这一发现为理解二维材料和金属基底间的相互作用提供了新视角，指明了未来研究的方向。

本文已根据Science X的编辑流程和政策进行审查。编辑们在确保内容可信度的同时强调了以下属性：硼在Cu(111)表面的沉积和FER测量。致谢：Science Advances (2025)。 DOI: 10.1126/sciadv.adv8385。

十多年前，赖斯大学的材料科学家鲍里斯·雅科布森领导的研究团队预测，硼原子与铜的结合过于紧密，无法形成硼烯，这是一种具有潜在电子、能源和催化应用的柔性金属二维材料。最近的研究证实了这一预测，但结果却出乎意料。与如铜上的石墨烯等系统不同，后者的原子可能会扩散到基底中而不形成明显的合金，而在这种情况下，硼原子形成了一个明确的二维铜硼化物——一种具有独特原子结构的新化合物。这一发现由赖斯大学和西北大学的研究人员发表在Science Advances上，为进一步探索相对未开发的二维材料类别铺平了道路。

“硼烯仍然是一种处于存在边缘的材料，这使得关于它的任何新事实都至关重要，推动了我们在材料、物理和电子学领域的知识边界，”雅科布森说，他担任赖斯大学的卡尔·F·哈塞尔曼工程教授以及材料科学、纳米工程和化学的教授。“我们第一次的理论分析警告说，在铜上，硼的结合会过于强烈。现在，十多年后，事实证明我们是对的——而结果不是硼烯，而是完全不同的东西。”之前的研究成功地在银和金等金属上合成了硼烯，但铜仍然是一个有争议的案例。一些实验表明，硼可能在铜上形成多相硼烯，而另一些则指出它可能会相分离成硼化物，甚至核化为块体晶体。解决这些可能性需要进行独特的详细调查，结合高分辨率成像、光谱学和理论建模。

“我的实验同行们首先看到的是这些丰富的原子分辨率图像和光谱特征，这需要大量的解释工作，”雅科布森指出。这些努力揭示了一个周期性的锯齿状超结构和明显的电子特征，这两者都显著偏离已知的硼烯相。实验数据与理论模拟之间的强匹配有助于澄清在铜基底与生长腔体的近真空环境之间形成的材料的性质。尽管铜硼化物不是研究人员最初旨在创造的材料，但其发现为理解硼在二维环境中与不同金属基底的相互作用提供了重要见解。这项研究拓宽了对原子薄金属硼化物材料形成的理解，这可能有助于未来对具有已知技术相关性的相关化合物的研究，例如在极端环境和超音速系统中备受关注的超高温陶瓷中的金属硼化物。

“二维铜硼化物可能只是可以实验实现的许多二维金属硼化物之一。我们期待探索这一新家族的二维材料，这些材料在从电化学能量存储到量子信息技术等应用中具有广泛的潜在用途，”西北大学的材料科学与工程沃尔特·P·墨菲教授马克·赫萨姆说，他是该研究的共同通讯作者。这个发现正好在同一赖斯理论团队的另一个与硼相关的突破之后不久出现。在另一项发表在ACS Nano的研究中，研究人员证明硼烯可以与石墨烯和其他二维材料形成高质量的侧向、边对边的接头，提供比“笨重”的金更好的电接触。这两项发现的并置突显了在原子尺度上与硼工作时的前景与挑战：其多样性允许出现意想不到的结构，但也带来了控制上的困难。“我们最初在实验数据中观察到的那些图像看起来相当神秘，”雅科布森评论道。“但最终，一切都豁然开朗，提供了一个合乎逻辑的答案——金属硼化物， bingo！这起初是意外，但现在已经确定——科学可以向前发展。”

来源：永不落的红黑心