Επίπεδο γάλλιο- ένα νέο υλικό δύο διαστάσεων

Επιστήμονες του Rice University και του Ινδικού Ινστιτούτου Επιστημών στη Μπανγκαλόρ ανακάλυψαν μέθοδο δημιουργίας επίπεδου γαλλίου (σε επίπεδο ατόμου), το οποίο εμφανίζεται πολλά υποσχόμενο ως προς νέες εφαρμογές στον χώρο των ηλεκτρονικών.

Αναλυτικότερα, ο επιστήμονας υλικών Πουλικέρλ Ατζαγιάν του Rice και συνεργάτες του και συνάδελφοί τους στην Ινδία δημιούργησαν το δισδιάστατο «γαλλινένιο» (gallenene), ένα λεπτό στρώμα αγώγιμου υλικού που είναι για το γάλλιο ό,τι είναι το γραφένιο για τον άνθρακα. Το νέο αυτό υλικό φαίνεται να έχει μια τάση να δημιουργεί δεσμούς με ημιαγωγούς όπως το πυρίτιο, και θα ήταν ιδιαίτερα χρήσιμο με ηλεκτρονικές συσκευές δύο διαστάσεων, σύμφωνα με τους ερευνητές.

Το γάλλιο είναι ένα μέταλλο με πολύ χαμηλό σημείο τήξης: Αντίθετα με το γραφένιο και πολλές άλλες δομές διαστάσεων, δεν είναι δυνατή ακόμα η «καλλιέργειά» του με παρεμφερείς μεθόδους. Επιπλέον έχει μια τάση να οξειδώνεται γρήγορα. Και ενώ πρώιμα στάδια γραφενίου απομακρύνονταν από τον γραφίτη με κολλητική ταινία, οι δεσμοί μεταξύ των στρωμάτων γαλλίου είναι πολύ ισχυροί για μια τόσο απλή προσέγγιση- οπότε και χρησιμοποιήθηκε θερμότητα αντί για δύναμη. Το αποτέλεσμα ήταν η επιτυχής «απολέπιση» γαλλινενίου σε υποστρώματα, επιβεβαινώνοντας ότι διαφορετικοί συνδυασμοί έχουν διαφορετικές ηλεκτρονικές ιδιότητες και υποδεικνύοντας ότι αυτές μπορούν να διαμορφωθούν ανάλογα για εφαρμογές.

Οι ιδιότητες του γαλλινενίου διερευνώνται. Όπως σημειώνει ο Ατζαγιάν, «τα σχεδόν δισδιάστατα μέταλλα είναι δύσκολο να εξαχθούν, καθώς πρόκειται κυρίως για υψηλής δύναμης δομές χωρίς στρώματα- και το γαλλινένιο είναι μια εξαίρεση που θα μπορούσε να “γεφυρώσει” την ανάγκη για μέταλλα στον δισδιάστατο κόσμο».

Πηγή

Στανένιο ή δισδιάστατος κασσίτερος : ο νέος ξάδελφος του γραφενίου

Φυσικοί στις ΗΠΑ και την Κίνα δημιούργησαν ένα νέο υλικό που θεωρείται «ξαδερφάκι» του γραφενίου, καθώς πιστεύεται ότι έχει εξίσου εντυπωσιακές ιδιότητες. Το υλικό ονομάζεται στανένιο και η ύπαρξη του είχε προβλεφθεί θεωρητικά πριν δύο χρόνια αλλά τώρα παράγεται για πρώτη φορά.

Το στανένιο αποτελείται από ένα δισδιάστατο στρώμα πάχους μόνο ενός ατόμου κασσιτέρου (αντί για άτομα άνθρακα όπως το γραφένιο). Τα άτομα αυτά είναι διατεταγμένα σε δομή πλέγματος πάνω σε ένα υπόστρωμα από τελλουρίδιο του βισμούθιου.

Πάντως, αυτή η πρώτη δημιουργία και παρατήρηση του νέου υλικού δεν μπόρεσε να επιβεβαιώσει τις «εξωτικές» ηλεκτρονικές ιδιότητες που θεωρητικά του αποδίδονται, κυρίως την μετάδοση ηλεκτρισμού χωρίς την παραμικρή θερμική απώλεια. Οι ερευνητές, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature Materials» θα συνεχίσουν να μελετούν το νέο υλικό.

Το στανένιο (από τη λατινική λέξη stannum που σημαίνει κασσίτερος) ανήκει σε μια νέα γενιά δισδιάστατων υλικών, που σχηματίζουν ένα πολύ λεπτό φιλμ πάχους μόνο ενός ατόμου από ένα συγκεκριμένο χημικό στοιχείο. Έτσι, έχει ανακαλυφθεί το πυριτένιο (από άτομα πυριτίου), το φωσφορένιο (από άτομα φωσφόρου), το γερμανένιο (από άτομα γερμάνιου) κ.α., καθώς και άλλα υπερ-υλικά, που συνδυάζουν περισσότερα άτομα χημικών στοιχείων.

Πολλά από αυτά τα «εξωτικά» υλικά είναι εξαιρετικοί αγωγοί του ηλεκτρισμού, αλλά το στανένιο -στη θεωρία τουλάχιστον- είναι το καλύτερο σε αυτό τον τομέα. Γι' αυτό, στο μέτρο που κάτι τέτοιο επιβεβαιωθεί, θα ήταν ιδανικό για τα ηλεκτρονικά κυκλώματα του μέλλοντος.

Ορισμένοι επιστήμονες, όπως ο γερμανός φυσικός Ραλφ Κλάεσεν του Πανεπιστημίου του Βίρτσμπουργκ, εξέφρασαν τις επιφυλάξεις τους κατά πόσο όντως δημιουργήθηκε το πρώτο στανένιο, κάτι που, όπως είπε, πρέπει να επιβεβαιωθεί με τη δημιουργία μεγαλύτερης ποσότητας.

Πηγή : Βήμα Science

Μετά το γραφένιο, ο ξάδελφός του το πυριτένιο

Το πυριτένιο είναι φύλλα πυριτίου με πάχος ενός ατόμου

 (Πηγή: Li Tao et al. / Nature Nanotechnology)  

Διεθνής ομάδα ερευνητών παρουσιάζει το πρώτο τρανζίστορ από πυριτένιο, μια μορφή πυριτίου που παίρνει τη μορφή φύλλων με πάχος ενός μόλις ατόμου. Το υποσχόμενο νέο υλικό, το οποίο δημιουργήθηκε για πρώτη φορά στο εργαστήριο το 2009, θα μπορούσε να αντικαταστήσει το συμβατικό πυρίτιο στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές.

Το πυριτένιο είναι μέλος μιας νέας κατηγορίας δισδιάστατων υλικών, από τα οποία το διασημότερο είναι αναμφίβολα το γραφένιο, μια παραλλαγή του γραφίτη αποτελούμενη από μονοατομικά φύλλα άνθρακα.

Το γραφένιο είναι το ανθεκτικότερο υλικό που γνωρίζει ο άνθρωπος. Είναι επίσης ο καλύτερος αγωγός του ηλεκτρισμού, και πολλοί πιστεύουν ότι θα αντικαταστήσει τελικά το πυρίτιο στα ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Η αξιοποίησή του συναντά ωστόσο εμπόδια. Σε αντίθεση με το πυρίτιο, το γραφένιο δεν διαθέτει το λεγόμενο ενεργειακό διάκενο -ένα ενεργειακό εμπόδιο το οποίο πρέπει να υπερβούν τα ηλεκτρόνια για να δημιουργήσουν ηλεκτρικό ρεύμα. Επιπλέον, η χρήση του θα απαιτούσε εκτεταμένες αλλαγές στα εργοστάσια της βιομηχανίας ημιαγωγών.

Το πυριτένιο θα μπορούσε να δώσει λύσει, πιστεύουν οι ερευνητές που παρουσιάζουν το πρωτοποριακό τρανζίστορ στην επιθεώρηση "Nature Nanotechnology".

Το βασικό εμπόδιο που έπρεπε να ξεπεράσουν οι ερευνητές, είναι η ευαισθησία του πυριτένιου στον αέρα -η συσκευή που δημιούργησαν άντεξε για μόλις δύο λεπτά.

Σε πρώτη φάση, η ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν και στο ιταλικό Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής και Μικροσυστημάτων δημιούργησε πυριτένιο αφήνοντας ατμό πυριτίου να επικαθίσει σε ένα λεπτό φύλλο αργύρου μέσα σε θάλαμο κενού. Τα φύλλα πυριτένιου καλύφθηκαν στη συνέχεια με ένα στρώμα αλουμίνας και τοποθετήθηκαν σε μια βάση από οξειδωμένο πυρίτιο. Το τελικό βήμα της διαδικασίας ήταν η προσεκτική αφαίρεση ενός μέρους του αργύρου έτσι ώστε να μείνει εκτεθειμένη μια λωρίδα από πυριτένιο.

Στα δύο λεπτά που λειτούργησε η συσκευή μέχρι το πυριτένιο να διαλυθεί από τον αέρα, οι ερευνητές πρόλαβαν να μετρήσουν τις ιδιότητές του. Επιβεβαίωσαν ότι το νέο υλικό δεν είναι τόσο καλός αγωγός του ηλεκτρισμού όσο το γραφένιο, διαθέτει όμως το απαραίτητο ενεργειακό διάκενο.

Το μέλλον να δείξει αν είναι δυνατή η κάλυψη του πυριτένιου με άλλα υλικά προκειμένου να λειτουργεί προστατευμένο από την ατμόσφαιρα.
Η ίδια πειραματική προσέγγιση θα μπορούσε πάντως να εφαρμοστεί και σε ένα άλλο υλικό που διαλύεται στον αέρα, μια δισδιάστατη μορφή του γερμανίου που ονομάζεται γερμανένιο.

Το μειονέκτημα του γερμανενίου είναι ότι η παραγωγή του αυτή τη στιγμή κυμαίνεται σε πολύ χαμηλά επίπεδα.

Πηγή : in.gr