Rodinka podivuhodných 2D materiálů s jedinou vrstvou atomů se utěšeně rozrůstá. A je to dobře, protože s nimi přicházejí přísliby úžasných technologií. Grafen je už teď natolik úspěšný, že se mluví o době grafenové. Vývoj nových materiálů je ale k nezastavení.
Novým přírůstkem se teď stal materiál z jedné vrstvy atomů germania (Ge), germanen (anglicky germanene). Taková forma germania přitom podle všeho v přírodě neexistuje. Jak už se stalo zvykem, elektrické a optické vlastnosti germanenu jsou prý impresivní. Vše nasvědčuje tomu, že germanen je přímo stvořený pro rozmanité aplikace v elektronice blízké budoucnosti.
Germanen syntezovaly hned dva nezávislé týmy badatelů současně. Čínský tým to zvládl na substrátu z platiny, Guy Le Lay z Univerzity Aix-Marseille a jeho kolegové chtěli nejprve použít stříbro, to se jim ale moc nepovedlo. Nakonec se štěstím uspěli, když jako substrát pro syntézu germanenu využili zlato. Oba týmy postupovali podobně, jako při syntéze obdobného 2D materiálu z křemíku, tedy silicenu. Na zvolený substrát sázeli jeden atom germania za druhým, za vysoké teploty a extrémního vakua.
Když Le Lay a spol. vytvořili vrstvu atomů germania na zlatém substrátu, tak pomocí spektroskopických měření a výpočtů hustotní funkcionální teorie (density functional theory, DFT), související s uspořádáním elektronů v novém materiálu ověřili, že jde skutečně o germanen. Aby si byli ještě jistější, tak si materiál prohlédli pod řádkovacím tunelovým mikroskopem. Ten jim ukázal důvěrně známou strukturu včelích pláství, která je typická právě pro 2D materiály.
Co dál? Le Lay a jeho kolegové věří, že časem zvládnou germanen syntetizovat na tenkých zlatých filmech, které by potahovaly ohebný substrát. To by jistě výrobu germanenu výrazně zlevnilo, usnadnilo a otevřelo dveře reálné průmyslové výrobě tohoto nového 2D zázraku. Vědci už zjistili, že germanen je topologickým izolátorem, tedy materiálem, který vede elektrický proud po okraji či na povrchu, ale nikoliv uvnitř; a to i za pokojové teploty. Díky tomu by se prý germanen mohl uplatnit v budoucí kvantové elektronice.
Syntéza germanenu sice podle objevitelů nebyla zrovna snadnou záležitostí, i tak je ale pouhým počátkem dlouhé cesty k široce dostupným aplikacím. Teď přijde na řadu intenzivní výzkum elektronických vlastností germanenu. Rozšíření pozoruhodné sbírky 2D materiálů je ale každopádně skvělou motivací pro vědce a vývojáře planety, kteří popohánějí materiálovou vědu kupředu.
Literatura
Institute of Physics 9. 9. 2014, New Journal of Physics 16: 095002, Wikipedia (Germanene).
Diskuze:
