Formen på de ting, der kommer til kvantematerialer?

For første gang, forskere isolerede og karakteriserede atom tynde 2-D krystaller af femkanter bundet sammen i palladium diselenid (PdSe2). Forskningen bekræftede forudsigelser om, at den puckered struktur ville være stabil.

Materialets unikke struktur resulterer i gavnlige egenskaber. Den har elektroner i hurtig bevægelse. Også, den er stabil i luften. Andre 2-D halvledere er ikke stabile i luften. Disse egenskaber muliggør avancerede anvendelser i detektorer, solceller, og transistorer. Yderligere, dette materiale kan fremme supraledningsevne for elektrisk strøm uden tab, piezoelektriske sensorer, og energieffektiv computing.

De fleste 2-D-krystaller, der er undersøgt til dato, er et gitter af sekskanter-f.eks. grafen, overgangsmetal dichalcogenider, og sort fosfor - og gitterlagene kan være plane eller rynket. Teori forudsagde en familie af 2-D krystallinske materialer med gitter lavet af femkantede "fliser". Ark med femkanter er usædvanlige selv i naturen. Nu, et team ledet af Oak Ridge National Laboratory har eksperimentelt bevist eksistensen af ​​et medlem af denne familie. Forskerne brugte bulk -krystaller fremstillet af en gruppe fra Nanyang Technological University; de eksfolierede krystallerne for at opnå puckered lag af PdSe2. Brug af scanningstransmissionselektronmikroskopi i høj opløsning, de karakteriserede lag med forskellige tykkelser. Mikroabsorption optisk spektroskopi, Raman -spektroskopi, og første-princippers beregninger viste, at lagtykkelsen ændrede båndgabet. Båndgabet er energiområdet i et fast stof, hvor elektroniske tilstande ikke kan eksistere. Tykkelsen ændrede båndgabet fra 0 i bulk (flere lag) til 1,3 elektronvolt i enkeltmonolag. Dette fund baner vejen for femkantede 2-D-materialer med afstembare båndgab, hvilket kan bringe nye muligheder til elektronik og fotonik. De fleste 2-D materialer har meget symmetriske gitter og, som resultat, udvise isotrop adfærd - det vil sige en fysisk egenskab har den samme værdi, når den måles i forskellige retninger. I modsætning, pentagonal 2-D PdSe2 er anisotrop-hvilket betyder, at egenskabsværdier er forskellige, når de måles i forskellige retninger. Pentagonale 2-D-materialer kan muligvis give en ny grad af frihed til at designe konceptuelt nye optoelektroniske og elektroniske enheder, der ikke er mulige ved hjælp af andre 2-D-materialer. I øvrigt, materialet er stabilt i luften, hvilket ikke er tilfældet for mange andre 2-D halvledere. For eksempel, det er mindre modtageligt for oxidation end sort fosfor, endnu et lovende 2-D materiale med et afstemeligt båndgab. Opdagelsen af ​​yderligere puckered femkantede byggesten kan fremme applikationer inden for lavenergi optoelektronik, piezoelektri, termoelektrisk, og spintronics.