Новости химической науки > Графен обзаводится близким родственником – германеном

Двумя группами исследователей впервые получен двумерный материал германен. Германен можно считать близким родственником графена, он представляет собой одноатомный слой атомов германия, и ожидается, что этот материал будет проявлять новые исключительные электрические и оптические свойства, что позволит в будущем применять его для изготовления электронных устройств.

Существование германена впервые было предсказано еще в 2009 году, на фоне открытия графена и изучения его строения, однако до настоящего времени эту аллотропную модифицацию германия, в отличие от кремниевого аналога графена – силицена, не удавалось получить. Как и для силицена, предполагалось, что германен можно получить, при высоком давлении и высоком разрежении осаждая отдельные атомы германия на инертную подложку. Успехов в синтезе германена удалось добиться сразу двум независимым исследовательским группам – химикам из Европы и из Китая.

Рисунок из New J. Phys. 16 095002doi:10.1088/1367-2630/16/9/095002

Исследователи из Китая получили германен, осаждая атомы германия на подложку из платины, а европейцам, благодаря счастливой случайности удалось получить эту неуловимую форму германия, используя в качестве материала подложки золото.

Профессор Гай Ле Лэй (Guy Le Lay) из Университета Марселя заявляет, что первые попытки получения германена делались за счет осаждения германия на поверхность серебра (серебро является подложкой для синтеза силицена), однако эти попытки не увенчались успехом.

Потерпев неудачу, Ле Лэй решил сменить серебро на золото, вспомнив свои прежние, выполненные во время работы над диссертацией, эксперименты, в которых германиевая подложка служила основой для получения наноструктур золота. Химическая интуиция помогла, и после того, как атомы германия удалось осадить на поверхность золота, исследователи смогли доказать, что они получили именно германен – это удалось сделать с помощью измерений спектральных свойств полученного вещества и сравнения измеренных спектральных характеристик со свойствами, предсказанными на основе моделирования электронной структуры германена методом функционала плотности.

Полученный материал был изучен с помощью сканирующей туннельной микроскопии, с помощью которого удалось определить параметры двумерной кристаллической решетки германена. Исследователи уверены, что дальнейшее исследование позволит выращивать германен на тонких золотых пленках, нанесенных на гибкую подложку, что позволит получать германен в больших количествах.

Следует также отметить, что уникальные свойства германена могут обеспечить его практическое использование в качестве надежного двумерного топологического изолятора, в особенности при комнатной температуре – это открывает возможность использования германена для создания квантовых компьютеров.

Еще один из авторов исследования, Ангель Рубио (Angel Rubio) из Университета Страны Басков добавляет, что еще одним следствием работы является то, что ее результаты увеличивают количество двумерных «деталей» для получения более сложных искусственных твердотельных материалов с широким спектром полезных свойств.

Источник: New J. Phys. 16 095002 doi:10.1088/1367-2630/16/9/095002

метки статьи: #кристаллохимия, #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы, #химия поверхности, #химия твердого тела