(Phys.org)-Forskare har upptäckt ett material som har samma extraordinära elektroniska egenskaper som 2-D grafen, men i en robust 3D-form som borde vara mycket lättare att forma till elektroniska enheter som mycket snabba transistorer, sensorer och transparenta elektroder.

Materialet, kadmiumarsenid, utforskas oberoende av tre grupper, varav en omfattar forskare vid University of Oxford, SLAC, Stanford och Lawrence Berkeley National Laboratory som beskrev sina resultat i en artikel publicerad 25 maj i Naturmaterial .

"Nu inser allt fler människor potentialen i vetenskap och teknik för just detta material. Detta växande intresse kommer att främja snabba framsteg inom området - inklusive utforskning av dess användning i funktionella enheter och sökning efter liknande material, "sa Yulin Chen från University of Oxford, som ledde forskningen.

Gruppens arbete bygger på sina tidigare studier av en natriumvismutförening som också efterliknar grafen men blir till pulver när den utsätts för luft. Båda föreningarna hade förutsetts av medförfattarna Zhong Fang och Xi Dai, teoretiska fysiker från Chinese Academy of Sciences, som föreslog att kadmiumarsenid, som används i detektorer och sensorer, skulle ge samma egenskaper i en mycket mer stabil form.

Deras förutsägelse visade sig vara korrekt, sa Zhongkai Liu, tidningens första författare och doktorand vid SIMES, Stanford Institute for Materials and Energy Sciences vid SLAC. "Miljöstabiliteten för kadmiumarsenid gör att vi kan utforska det mycket systematiskt, och gör det lättare att studera, " han sa.

Grafen är ett en-atom-tjockt ark med kolatomer skalat från en bit grafit, som är bekant som bly i pennor. Ett av dess kännetecken är elektronernas konstiga beteende:När de begränsas till detta tunna lager av atomer med jämna mellanrum, dessa lätta partiklar fungerar som om de inte har någon massa alls. Detta gör att de kan dra igenom materialet mycket snabbare än vanligt. De forskare som först isolerade grafen 2004 tilldelades Nobelpriset i fysik; och forskare har tävlat för att utforska dess egenskaper och hitta praktiska användningsområden för det sedan dess.

En sådan strävan har varit att hitta grafenliknande material som är tredimensionella, och därmed mycket lättare att tillverka praktiska enheter. Två andra internationella samarbeten baserade vid Princeton University och i Dresden, Tyskland, har också drivit kadmiumarsenid som en möjlighet. En publicerade en uppsats om resultaten i den 7 maj -utgåvan av Naturkommunikation , och den andra har lagt upp ett opublicerat papper på förtrycksservern arXiv.

Chens grupp gjorde prover av kadmiumarsenid i Oxford och testade dem vid Diamond Light Source i Storbritannien och vid Berkeley Labs Advanced Light Source.

"Vi tror att denna materialfamilj kan vara en bra kandidat för vardagligt bruk, "Chen sa, "och vi arbetar med teoretiker för att se om det finns ännu bättre material där ute. Dessutom, vi kan använda dem som en plattform för att skapa och utforska ännu mer exotiska materia; när du öppnar en dörr, du hittar att det finns många andra dörrar bakom det. "

Forskargruppen inkluderade Zhi-Xun Shen, en professor vid SLAC och Stanford och SLAC:s rådgivare för vetenskap och teknik; Zahid Hussain, senior personalvetare vid Berkeley Lab; och andra forskare från SIMES, Berkeley Lab, Oxford universitet, Fudan University i Shanghai, den kinesiska vetenskapsakademien och Diamond Light Source. Arbetet finansierades delvis av U.S. Department of Energy Office of Science och Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Mesodynamic Architectures -programmet.