2-D materialer:Arrangement af atomer målt i silicene

Silicenen består af et enkelt lag siliciumatomer. I modsætning til det ultraflade materiale grafen, som er lavet af kulstof, silicene viser uregelmæssigheder i overfladen, der påvirker dets elektroniske egenskaber. Nu, fysikere fra universitetet i Basel har været i stand til præcist at bestemme denne bølgede struktur. Som de rapporterer i journalen PNAS , deres metode er også velegnet til analyse af andre todimensionale materialer.

Siden den eksperimentelle produktion af grafen, todimensionelle materialer har været kernen i materialeforskning. Ligesom kulstof, et enkelt lag med bikagede atomer kan fremstilles af silicium. Dette materiale, kendt som silicene, har en atomær ruhed, i modsætning til grafen, da nogle atomer er på et højere niveau end andre.

Silicenen er ikke helt flad

Nu, forskergruppen, ledet af professor Ernst Meyer fra Institut for Fysik og Swiss Nanoscience Institute ved University of Basel, er det lykkedes at kvantitativt repræsentere disse små højdeforskelle og opdage det forskellige arrangement af atomer, der bevæger sig i et område på mindre end en ångstrøm - det vil sige mindre end en 10-milliontedel af en millimeter.

"Vi bruger atomkraftmikroskopi med lav temperatur med en kulmonoxidspids, "forklarer Dr. Rémy Pawlak, der spillede en ledende rolle i eksperimenterne. Kraftspektroskopi tillader kvantitativ bestemmelse af kræfter mellem prøven og spidsen. Dermed, højden i forhold til overfladen kan detekteres, og individuelle atomer kan identificeres kemisk. Målingerne viser fremragende overensstemmelse med simuleringer udført af partnere på Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM).

Forskellige elektroniske egenskaber

Denne ujævnhed, kendt som knæk, påvirker materialets elektroniske egenskaber. I modsætning til grafen, som er kendt for at være en fremragende leder, på en sølvoverflade opfører silicen sig mere som en halvleder. "I silicene, den perfekte bikage struktur er forstyrret. Dette er ikke nødvendigvis en ulempe, da det kunne føre til fremkomsten af ​​interessante kvantefænomener, såsom quantum spin hall -effekten, «siger Meyer.

Metoden udviklet af forskerne i Basel giver ny indsigt i verden af ​​todimensionelle materialer og forholdet mellem struktur og elektroniske egenskaber.