近日，一項美國能源部科學研究室支持的跨國跨學科研究成果表明，BN化合物是通過分子氮與小硼團簇的相互作用而形成的，而不是通過與反應性較差的液態硼的相互作用而形成的。在研究基礎上，氮化硼納米管有望實現規模化工業生產，從而可以使其能夠服務于眾多行業應用。

論文地址：doi: 10.1088/1361-6528/ac1c20

BNNTs的三種生長機制

碳納米管CNTs是一種量產納米材料，從體育用品、運動服到牙科植入物和電極，無所不包。但是，氮化硼納米管BNNTs的生產難度卻不能相提并論，雖然它擁有輕薄且堅固，不燃又可以阻擋輻射等多種特性，但卻很難普及應用。論文主要作者Barsukov說：“在高溫合成過程中，小團簇硼的密度很低。“這是大規模生產的主要障礙。”

普林斯頓等離子體物理實驗室（PPPL）的研究人員提出了一種循序漸進的化學途徑來制備這種被稱為氮化硼納米管（BNNT）的納米材料的前體，通過實驗證明，在氫氣存在下，HBNH分子可能是BNNT合成的主要前驅體。

項目首席研究員Kaganovich說，這一結果解開了分子氮是如何在雙原子分子或雙原子分子中具有第二強化學鍵的，卻能通過與硼的反應而分裂，形成各種各樣的氮化硼分子的謎團。他說：“我們花了相當長的時間思考如何從硼和氮的混合物中得到硼氮化合物。”。“我們發現，與大得多的硼液滴相反，小的硼團很容易與氮分子發生相互作用。這就是為什么我們需要一位量子化學家與我們一起進行詳細的量子化學計算。”

NNT合成的過程始于科學家使用10000度的等離子射流將硼和氮氣轉化成由自由電子和原子核或離子組成的等離子體，嵌入背景氣體中。這顯示了該過程是如何展開的：噴射蒸發硼，而分子氮基本保持不變；當等離子體冷卻時，硼凝結成液滴；當溫度下降到幾千度時，液滴形成小團；關鍵的下一步是氮與小團硼分子反應形成硼氮鏈；通過相互碰撞和折疊成氮化硼納米管的前體，這些鏈會變長。

編譯 YUXI

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https://www.researchgate.net/publication/351575357_Boron_nitride_nanotube_precursor_formation_during_high-temperature_synthesis_Kinetic_and_thermodynamic_modelling/fulltext/609ded47299bf147699648c1/Boron-nitride-nanotube-precursor-formation-during-high-temperature-synthesis-Kinetic-and-thermodynamic-modelling.pdf