Plumbene, graphenes seneste fætter, realiseret på nano -vandterningen

Todimensionelle materialer lavet af gruppe 14 elementer, grafens fætre, har tiltrukket sig enorm interesse i de senere år på grund af deres unikke potentiale som nyttige topologiske isolatorer.

I særdeleshed, den hidtil rent teoretiske mulighed for et blybaseret 2-D bikakemateriale, kaldet plumbene, har skabt meget opmærksomhed, fordi den har den største spin-kredsløbsinteraktion, på grund af blyets orbitale elektronstruktur og derfor det største energibåndgab, potentielt gør det til en robust 2-D topologisk isolator, hvor Quantum Spin Hall Effect kan forekomme selv over stuetemperatur.

Af denne grund, at finde en pålidelig og billig metode til at syntetisere plumbene er blevet anset for at være et vigtigt mål for materialevidenskabelig forskning.

Nu, Nagoya University-ledede forskere har skabt plumbene ved at udgløde en ultratynd bly (Pb) film på palladium Pd(111). Det resulterende overflademateriale har den karakteristiske honeycomb-struktur af et 2-D monolag, som afsløret ved scanning tunneling mikroskopi.

Overraskende nok, under plumbenet, der dannes en tynd film af palladium-bly (Pd-Pb)-legering med en boblestruktur, der minder om en Weaire-Phelan-struktur (som opdeler rummet i celler af samme volumen med det mindste samlede overfladeareal af væggene mellem dem, løse "Kelvin-problemet"). Weaire-Phelan-strukturen var inspirationen til designet af Beijing National Aquatics Center ("Vandterningen") til OL i 2008 i Beijing.

Gruppeleder professor Junji Yuhara minder i spøg om, at sagen om Beijing Water Cube og Weaire-Phelan-strukturen ikke er første gang, at arkitekter og materialeforskere har inspireret hinanden. "Arkitekt Buckminster Fuller designede den geodætiske sfære til verdensudstillingen 1967 i Montreal, og senere [kulform] Buckminster Fullerene, C60, blev opkaldt efter ham."

Ifølge professor Yuhara, "Både plumbene og 'nano-vandterningen' er en smuk tilføjelse til Nano Nature World. Bygningerne til OL i Tokyo i 2020, OL i Paris 2024, Expo 2020 Dubai, Expo 2023 Buenos Aires, Expo 2025 Osaka, og så videre kan også blive sat i søgelyset igen som fremtidige nye materialer, " han siger.

"Plumbenes fremkomst, " bemærker professor Yuhara, "har været længe ventet, og kommer efter skabelsen af ​​silicen i 2012, germanene i 2014, og stanene i 2015. Det vil helt sikkert lancere et kapløb med ansøgninger."