Germanene är ett enatoms tjockt ark germanium, i en bikakestruktur. Det har tydliga likheter med grafen, materialet som inducerade massiv forskningsaktivitet över hela världen, särskilt efter 2010 års Nobelpris.

En stor skillnad mellan grafen och germanen är "bandgapet", en egenskap som är välkänd inom halvledarelektronik:tack vare detta "hopp" av energinivåer som elektroner tillåts ha, det är möjligt att kontrollera, växla och förstärka strömmar. Grafen hade ett mycket litet bandgap som endast kan mätas vid mycket låga temperaturer, germanene visar ett bandgap som är betydligt större. Tidigare försök att odla germanen, dock, visa att dessa attraktiva egenskaper verkar försvinna när den odlas på en metallyta:en bra strömledare. För att förhindra detta, UT-forskarna valde halvledaren MoS2 som substratmaterial.

öar

Under ultrahöga vakuumförhållanden, germanen växer verkligen på halvledaren. I början, forskarna observerade öar på de platser där MoS2 hade kristalldefekter, efter att germanenen breder ut sig och täcker en större yta. En spännande fråga är, om de önskade egenskaperna förblir intakta. De första mätningarna visar att de typiska 2D-egenskaperna och bandgapet finns, ytterligare lågtemperaturmätningar behövs för att bekräfta att germanen fungerar på önskat sätt:den inre delen skulle fungera som en isolator, medan ledande kanaler bildas vid kanterna.

Smörgås

De andra UT-forskarna gjorde kvantmekaniska beräkningar på molybden-disulfidkombinationen. De, till exempel, tittade på tillväxtens riktning, för att kunna optimera processen. Den teoretiska gruppen gick ett steg längre, genom att inte bara undersöka dubbelskiktet av molybdendisulfid, men också att täcka germanen med molybdeendisulfid. Detta förhindrar germanen från snabb oxidation. Beräkningar visar att sandwichkonstruktionen har ännu bättre prestanda när det kommer till bandgapet.

Båda publikationerna visar att germanene, odlad på molybdendisulfid är ett viktigt första steg mot nya elektroniska enheter eller oanade kombinationer med konventionella enheter. 'Spintronics', baserat på elektroners spinnrörelse, verkar vara ett attraktivt användningsområde för germanene. Elektroner med spin upp och elektroner med spin ner har separata ledande kanaler på kanterna av germanen. Harold Zandvliet fick nyligen ett anslag för vidare forskning om denna lovande effekt.