多国团队利用同步加速器技术揭示锂化对硼烯结构与电子性质的调控机制

来自克罗地亚萨格勒布物理研究所、意大利的里雅斯特Elettra同步加速器、岛根大学和东京理科大学的研究团队，近期围绕锂原子与硼烯之间的相互作用开展研究，揭示了锂化过程对硼烯原子结构和电子性质的影响机制。相关成果已发表在《ACS Nano》上，并被选为期刊封面文章。

(a) B 1s 核心能级向更高结合能的移动;(b)由于 Li 原子向 B 原子的电荷转移，导致样品功函数降低;(c)沉积在硼烯(品红色)上的锂原子(黄色)会引起硼烯晶格的变形，这是由于体系内电荷的显著重新分布所致，如图(d)所示。改编自 ACS Nano 20, 20198 (2026)。

硼烯是一种由硼原子构成的二维平面材料。由于其独特的原子排列、金属性和结构可调性，硼烯被认为在下一代纳米电子器件、传感器和储能系统等方向具有潜在应用价值。不过，如何通过外来元素与硼烯之间的化学相互作用来精准调控其性质，仍是该领域需要回答的基础问题。锂作为典型碱金属，同时也是现代储能技术中的关键元素，其与硼烯的相互作用尤其受到关注。

在本项研究中，团队以铱衬底上生长的外延硼烯为研究对象，考察锂在硼烯表面的吸附行为。研究人员结合Elettra同步加速器纳米光谱光束线上的高分辨率显微与光谱技术，以及理论建模方法，对锂沉积过程中的原子尺度变化进行了分析。其中，光谱光电子发射和低能电子显微镜等手段，为研究人员同步获取实空间成像、衍射成像和光谱信息提供了关键支撑。

实验结果显示，沉积到硼烯上的锂原子主要停留在硼烯表面，并未嵌入材料下方。与此同时，锂与硼层之间发生强烈相互作用，锂原子向硼烯薄膜转移大量电子电荷。这一过程不仅显著改变了硼烯的电子结构，使B 1s核心能级向更高结合能移动，并降低样品功函数，也引发硼烯晶格出现可测量的畸变。

研究还发现，在热处理后，部分锂原子会离开表面，剩余锂原子则参与形成新的硼—锂—铱表面相。这一现象表明，锂化不仅能够改变硼烯的电子性质，也可能为硼烯的化学改性提供新的路径。

研究团队认为，这项工作为理解二维硼材料的化学和物理性质提供了新的基础数据，也为未来设计硼烯基材料体系提供了参考。相关成果有助于进一步探索如何利用原子尺度相互作用调控新兴二维材料的电子性质，并服务于纳米电子学、催化和能源相关技术研究。