पेपर का शीर्षक: दो-आयामी बोरॉन नैनोशीट की संरचना और एक्सफोलिएशन तंत्र नेचर कम्युनिकेशंस | (2024) 15:6122, https://doi.org/10.1038/s41467-024-49974-8डॉ. प्रणय रंजनधातुकर्म और सामग्री इंजीनियरिंग विभाग, आईआईटी जोधपुरविवरण: तीन-आयामी (3D) गैर-स्तरित, गैर-वैन डेर वाल्स क्रिस्टल से दो-आयामी (2D) नैनोशीट का एक्सफोलिएशन सामग्री इंजीनियरिंग के लिए एक उभरती हुई रणनीति का प्रतिनिधित्व करता है जो 2D सामग्रियों की लाइब्रेरी को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है। फिर भी, एक्सफोलिएशन तंत्र जिसमें नैनोशीट क्रिस्टल से प्राप्त होते हैं जो आंतरिक रूप से स्तरित नहीं होते हैं, अस्पष्ट रहता है। यहाँ, हम दिखाते हैं कि प्रारंभिक 3D बोरॉन सामग्री में समतलीय दोष 2D बोरॉन शीट के एक्सफोलिएशन को बढ़ावा देते हैं - द्रव-चरण एक्सफोलिएशन, विपथन-सही स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी और घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत गणनाओं के संयोजन से। हम प्रदर्शित करते हैं कि 2D बोरॉन नैनोशीट में इकोसाहेड्रल उप-इकाइयों की समतलीय व्यवस्था होती है जो β-रंबोहेड्रल बोरॉन के {001} तलों के साथ विभाजित होती है। तदनुसार, 3D बोरॉन में आंतरिक स्टैकिंग दोष एक्सफोलिएटेड नैनोशीट के समान दिशा में दोषपूर्ण विमानों की समानांतर परतें बनाते हैं, जिससे {001} दरार ऊर्जा कम हो जाती है। समतलीय दोष 3D बोरॉन से 2D शीट को एक्सफोलिएट करने के लिए एक संभावित इंजीनियर योग्य मार्ग का प्रतिनिधित्व करते हैं और अधिक व्यापक रूप से, अन्य सहसंयोजक बंधित सामग्री।

चित्र 1: बोरॉन का तरल चरण एक्सफोलिएशन। वैन डेर वाल्स (vdW) क्रिस्टल, आइसोट्रोपिक पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री और बोरान से तरल-चरण एक्सफ़ोलिएशन के माध्यम से उत्पादों का एक योजनाबद्ध चित्रण। बी प्रारंभिक बोरान सामग्री की स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) छवियां: नमूना ए (सिग्मा-एल्ड्रिच), नमूना बी (अल्फा-एज़र), और नमूना सी (यामानाका उन्नत सामग्री)। सी परिवर्तित बीम ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) छवि, और छेद वाले कार्बन टीईएम ग्रिड पर निलंबित 2 डी बोरान शीट की संबंधित उच्च-कोण कुंडलाकार डार्कफील्ड (एचएएडीएफ) स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसटीईएम) छवि।

चित्र 2: बोरॉन के एक्सफ़ोलिएशन तंत्र में समतलीय दोषों की भूमिका। 3डी बोरान की एक टीईएम बीएफ छवि (नमूना सी) जिसमें निचले दाएं क्रिस्टल अनाज में प्लेनर दोषों की एक उच्च घनत्व है। 2. बी β-रोम्बोहेड्रल बोरान की सी-बीएफ एसटीईएम छवि [001] जोन-अक्ष के साथ प्रक्षेपित की गई है जो अनुक्रम दिखाती है समानांतर तलीय दोष, जिसमें जुड़वाँ और स्टैकिंग दोष शामिल हैं (धराशायी रेखाएँ दोष तल को दर्शाती हैं)। दोषों के कारण टूटने वाली समरूपता के आसान दृश्य के लिए इकोसाहेड्रल स्तंभों को लाल-रिंग वाले वृत्तों के रूप में दर्शाया गया है। क्रमशः हल्के नीले और लाल रंग में बॉक्स किए गए जुड़वां सीमा और स्टैकिंग फॉल्ट (एसएफ) की आवर्धित छवियां, काले तीरों द्वारा चिह्नित दोषपूर्ण विमान के साथ दाईं ओर दिखाई गई हैं। सी यूनिट सेल का मॉडल [001] में प्रक्षेपित किया गया है जो दोष तल बनाने वाले परमाणुओं (लाल वृत्त) को दर्शाता है। डी घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत (डीएफटी) ने प्राचीन क्रिस्टल और समतल दोषों से {001}-I और {001}-II सतहों के निर्माण के लिए ऊर्जा की गणना की। ई दोष-मध्यस्थता छूट प्रक्रिया का योजनाबद्ध ([110] अभिविन्यास से देखा गया)। इकोसाहेड्रल स्तंभों को लाल-रिंग वाले वृत्तों के रूप में दर्शाया जाता है, स्टैकिंग दोषों को धराशायी रेखाओं के रूप में, और क्रिस्टल की समरूपता को ठोस रेखाओं के रूप में तोड़ा जाता है। काले तीर स्टैकिंग दोषों से क्रिस्टल के टूटने का प्रतिनिधित्व करते हैं