以日本物質材料研究機構（NIMS）和築波大學爲核心的研發團隊開發出了僅由硼和氫構成的具備導電性的新奈米片材料。另外NIMS還與高輝度光科學研究中心（JASRI）共同發現，構成奈米片的氫原子呈特殊的排列方式，這種結構會引起分子吸附，從而大大改變導電性。這種新材料重量輕、柔韌性出色，而且可控制導電性，有望應用於可穿戴電子器件及新機制的感測器等。
以石墨烯爲代表的原子和分子級超薄導電性奈米片材料具備柔韌性和特殊的電子狀態，因此有望應用於電容等電子器件。其中，理論上預測電子特性優於石墨烯的材料是僅由硼和氫構成的硼化氫奈米片，但這種材料非常難合成。2017年築波大學與NIMS等的研究團隊全球首次成功合成了硼化氫奈米片。但對其特性進行調查發現，跟預測不同，這是一種不具備導電性的絕緣體。透過查清實際產品爲何與理論預測不同，不具備導電性，推進了合成導電性硼化氫奈米片的研究。
圖：化學合成硼化氫奈米片。一種具備分子級厚度的片狀物質，呈特殊的氫排列。可以導電，導電性對分子吸附比較敏感。
此次研究團隊發現，不具備導電性的終極因數在於表面吸附的雜質，透過提高樣本的純度，進行適當的初步處理，成功合成了穩定顯示導電性的硼化氫奈米片。另外，爲詳細調查顯示導電性的相關機制，利用大型同步輻射設施SPring-8解析了硼化氫奈米片的結構，發現氫原子呈特殊的排列方式，這種結構會引起電荷分布不均勻，此處吸附着微量的有機分子，因此導電性不穩定。
該成果表明，可透過有機分子的吸附控制導電性，這被認爲是硼化氫奈米片的主要特徵之一。利用該特點，有望實施導電性奈米片材料在器件領域的全新應用，比如利用分子吸附性的分子響應性感測器材料和觸媒材料等。
發表論文
■論文名稱：Geometrical Frustration of B-H bonds in Layered Hydrogen Borides Accessible by Soft Chemistry
期刊：《Chem》
DOI：10.1016/j.chempr.2019.11.006
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
