Найдена замена кремнию и графену

Химики Университета штата Огайо, вместо создания графена из атомов углерода, использовали германий и формировали из него слои толщиной в один атом, создав вещество, известное как германен (germanane). Из-за его многочисленных преимуществ по сравнению с кремнием, он может стать лучшим материалом для полупроводников. Германий был использован для создания первого экспериментального микрочипа более 60 лет назад. Доцент кафедры химии Университета штата Огайо Джошуа Гольдбергер подумал, что он все еще может обставить графен. "Большинство людей думают о графене как об электронном материале будущего", сказал он. "Но кремний и германий по-прежнему являются материалами настоящего. Шестьдесят лет  потребовалось интеллектуальной элите для разработки методов, чтобы делать из них чипы. Поэтому мы искали уникальную форму кремния и германия с выгодными свойствами, чтобы получить преимущества нового материала, но с меньшими затратами и с использованием существующих технологий ".

Полученный материал должен проводить электроны в десять раз быстрее, чем кремний (и в пять раз быстрее, чем обычный германий), что означает, что он может нести нагрузку пропорционально выше, если используемые материалы в микросхемах. Также он более химически устойчив, чем кремний, не окисляются в воде или воздухе, плюс он гораздо лучше поглощает и излучает свет - это означает, что он может оказаться особенно полезным в солнечных элементах.

Ученые давно создали германен, но не в количестве, достаточном для проведения такого обширного исследования его свойств, или обеспечения крупномасштабного производства. Чтобы создать германен, Гольдбергер и его команда взяли уникальный подход. Обычно, германий принимает форму многослойных кристаллов. Слои в один атом толщиной связаны друг с другом, и каждый из них является довольно неустойчивым сам по себе. Исследователи создали свои собственные кристаллы германия, в которые между слоями были вставлены атомы кальция. Кальций растворяют при помощи воды, оставляя пустые химические связи, к которым добавляют водород. В результате реакции образуются значительно более стабильные слои, которые можно очистить от кристаллов, а они останутся при этом неизменными. Гольдбергер и его команда теперь планируют исследовать, как свойства материала могут быть изменены путем изменения конфигурации атомов в пределах одного слоя. Исследования были недавно опубликованы в журнале ACS Nano.