三维金属氮化硼

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【1】原子轨道的名称用s、p、d…符号表示，而分子轨道的名称则相应地用σ、π、δ…符号表示。 【2】离域电子，泛称自由电子，是在分子中没有组成原子或共价键的电子。
设计的氮化硼T-B3N3
• 优化的晶格参数为a= b=2.64Å 和c=6.11Å 。 • 如下图所示
• 四种化学价不源自文库原子，在图中标记为B1，N1，B2，和N2 它们的原子的Wyckoff位置列于下表。
设计过程及金属性来源
本文的作者通过分析实现氮化硼材料金属化所需的条件，利用硼原子可以形成多电子多中心 键的特性，设计出了一类具有sp2-sp3复合杂化方式的氮化硼四方晶系结构（T-B3N3)，并通过高精
度的理论计算与模拟（密度泛函理论、 VASP 等）论证了其热力学亚稳特性和动力学稳定性，电
子结构计算表明这类氮化硼材料具有金属性。由于这类新结构中的原子所采取的独特堆垛方式， 导致了sp2杂化的B原子中部分P[1]电子表现出离域特性，而金属特性正是来源于这些离域电子[2]。 这种金属性氮化硼材料在制备新型电子器件等方面具有非常广阔的应用前景，同时这一发现也使 得人们对于氮化硼这一传统绝缘材料有了新的认识。
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T-B3N3的动力学稳定性、能量稳定性和 金属性，文章都已经进行了证明和说明， 在这里就不进行说明了。
T-B3N3 的理论合成方法
• T-B3N3的结构构型是四方晶系并且是互锁的六
边形这可以通过使用环硼氮烷（B3N3H6）作为 前体来实现。需要注意的是环硼氮烷是苯 （C6H6）的化学类似物，已被用于六元环碳结 构，如碳纳米管和石墨烯的合成。同样地，环 硼氮烷最近已被使用在氮化硼纳米管和BN薄片 的合成。用于形成互锁分子结构的方法也已经 由最近Ayme等人讨论，具体的内容参考Ayme 发表的文章。
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三维金属氮化硼
翻译者：刘扬洋 2015.10.6
基本介绍
硼和氮在元素周期表中与碳相邻，由硼和氮构成的典型化合物——氮化硼（Boron
Nitride）材料与碳材料结构相似，密度相当，如它们都能形成结构相似的一维纳米管，二 维纳米片和三维的金刚石结构。然而与碳不同的是，迄今为止发现的所有氮化硼材料均为
绝缘体，而碳在某些特定的构型中可以表现出金属特性。由于氮化硼材料具有非常好的热
稳定性和化学稳定性，因此氮化硼通常被用作高温绝缘材料。若能实现氮化硼的金属化， 必将大大拓宽其应用领域，为此科学家们做了不懈的努力。现有的研究表明，尽管单质硼 和氮均可通过高压手段实现金属化，它们构成的二元化合物氮化硼却在高压下仍然表现出 绝缘特性。在纯的氮化硼材料中，由于硼和氮的电负性不同，硼和氮通常会形成强的极性 共价键，使得电子高度局域，所以在纯的氮化硼材料中实现金属特性非常困难。尽管可以 通过边缘或表面修饰、外加电场等改变外界物理化学环境来实现氮化硼材料的金属性，但 由此获得的并非是氮化硼材料的本征金属特性。