考虑到硼相比于碳原子，缺少一个最外层电子，要想获得稳定的蜂窝状硼烯，必须要往硼烯中掺入大量的电子，而基底与硼烯之间的界面电荷转移是往硼烯中掺入电子的最有效途径之一。基于上述原因，SF09组研究员吴克辉、陈岚、副研究员程鹏带领博士研究生黎文彬、孔龙娟等人，继续深入开展硼烯薄膜的制备工作。他们采用单晶Al(111)作为基底，通过生长过程的精确控制，最终成功地制备出了蜂窝状结构的硼烯薄膜（图1b）。他们利用高分辨的扫描隧道显微镜（STM）观察到了硼烯完美的六角蜂窝状结构（图1c），晶格周期为0.29nm，与理论预言中自由状态下蜂窝状硼烯的0.3nm晶格周期接近。由于局域应力的存在，硼烯薄膜还呈现出具有较大周期的三角形周期性起伏结构（图1d），但这并不影响硼烯本身的蜂窝状晶格。同时，这种蜂窝状结构在跨越衬底的台阶时也保持了连续不间断的特点，为硼烯的单层平面蜂窝状结构提供了又一有力佐证。
以往的理论计算表明由于电子的缺失，自由状态下蜂窝状硼烯并不能稳定存在，但在单晶Al(111)基底上却成功地实现了这一结构的单层硼烯，说明Al(111)作为基底起到十分重要的作用。通过第一性原理的计算，发现了Al(111)基底与硼烯中每个硼原子间有近1个电子的电荷转移，这有效地解决了蜂窝状结构的二维硼烯中电子的缺失，对于蜂窝状硼烯的稳定存在起到至关重要的作用。
以上研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项的支持。
图：(a)利用超高真空分子束外延（MBE）的制备方法在Al(111)衬底上制备出蜂窝状结构硼烯的示意图（ScienceBulletin封面图）；(b)(c)(d)Al(111)衬底上硼烯薄膜的扫描隧道显微镜（STM）图，其中d图显示出三角形的周期性起伏结构；(e)Al(111)衬底上硼烯薄膜的原子结构模型图。
