グラフェンに似た構造を持つ窒化ホウ素が非導電性なのはなぜか

窒化ホウ素はホウ素と窒素からなる化合物で、グラフェンと構造が似ています。グラフェンと同様に、窒化ホウ素は2次元の六角格子構造をしており、電子機器や光学機器など、さまざまな用途に最適です。ただし、グラフェンとは異なり、窒化ホウ素は絶縁体であり、電気を通しません。

この違いの理由は、窒化ホウ素の電子構造にあります。グラフェンは電子輸送を促進する非局在化したπ電子系を持っていますが、窒化ホウ素はバンドギャップが広く、電子系がはるかに局在化しています。つまり、電子は材料内で自由に移動できず、電気伝導性に寄与しません。

窒化ホウ素の絶縁特性のもう 1 つの理由は、化学結合です。この化合物は、格子内で共有結合したホウ素原子と窒素原子が交互に並んで構成されています。これらの強力な結合により、原子が所定の位置にしっかりと固定され、電子が自由に移動するのを防ぎます。これが材料の非導電性にさらに寄与しています。

窒化ホウ素は電気伝導性がないにもかかわらず、非常に用途が広く、有用な材料です。熱伝導性が高く、熱膨張係数が低く、機械的強度が優れているため、ヒートシンクや絶縁体などの高温用途に最適です。さらに、絶縁体としての特性により、電子機器や電気絶縁が必要なその他の用途で優れた電気絶縁材料になります。

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