Структурата на хексагоналния борен нитрид (h-BN) го прави много по-устойчив на фрактури, отколкото графена, установи екип от учени от Китай, САЩ и Сингапур след повече от 1000 часа експерименти с двата материала.

Известно е, че въглерод-въглеродните връзки, на които се основава графенът, са най-силните в природата. В реални условия обаче липсата на само един атом е достатъчна, за да се образува в графена пукнатина, способна да расте бързо. Това драстично влияе върху работата на този материал, обяснява Джун Лу, член на екипа, в изявление, публикувано от университета Райс (САЩ) тази сряда.

"Измерихме устойчивостта на графен на счупване преди 7 години и той всъщност не е много силен. Ако имате пукнатина в решетката, малък заряд просто ще счупи материала", казва ученият.

На свой ред h-BN е структурно подобен на графена, но връзките му са по-слаби предвид асиметричното разположение на атомите му. Първоначално изследователите смятали, че неговата устойчивост ще е по-ниска от тази на графена. След поредица от лабораторни тестове обаче те установяват, че тя е 10 пъти по-голяма, което оспорва теорията на фрактурите, разработена през 1921 г. от британския инженер Алън Арнолд Грифит.

"Това, което виждаме в този материал, е изключително. Никой не е очаквал да види това в 2D материал. Ето защо е толкова вълнуващо", казва Лу.

Изследвайки материала с електронен микроскоп, учените разбрали, че силата на h-BN се крие именно в асиметрията на неговата шестоъгълна структура. При графена пукнатината преминава директно през материала, като цип. Обратно, при шестоъгълния борен нитрид тя се разклонява и променя посоката си.

"Ако пукнатината е разклонена, това означава, че се върти. Ако имате въртяща се пукнатина, тя ефективно втвърдява вашия материал, като прави много по-трудно разпространението на пукнатината", описва Лу.

„При екстремни натоварвания счупването може да бъде неизбежно, но неговите катастрофални ефекти могат да бъдат смекчени чрез конструктивен дизайн", казва колегата му Хуаджиан Гао.

Що се отнася до възможното използване на откритието, Лу смята "Това е чудесна новина за 2D електрониката, където може да се използва като защитен слой. Нишата за 2D електроника, базирана на материала, са гъвкавите устройства."

Проучване за свойствата на h-BN беше публикувано тази сряда в списание Nature.