För första gången, forskare isolerade och karakteriserade atomtunna 2-D-kristaller av femkanter bundna i palladiumdiselenid (PdSe2). Forskningen bekräftade förutsägelser om att den puckered strukturen skulle vara stabil.

Materialets unika struktur resulterar i fördelaktiga egenskaper. Den har snabbt rörliga elektroner. Också, den är stabil i luften. Andra 2-D halvledare är inte stabila i luften. Dessa egenskaper kan möjliggöra avancerad användning i detektorer, solceller, och transistorer. Ytterligare, detta material kan främja supraledning för elektrisk flöde utan förluster, piezoelektriska sensorer, och energieffektiv beräkning.

De flesta 2-D-kristaller som hittills har studerats är ett galler av sexhörningar-till exempel grafen, övergångsmetalldikalkogenider, och svart fosfor - och gitterskikten kan vara plana eller rynkade. Teori förutspådde en familj av 2-D kristallina material med gitter gjorda av femkantiga "plattor". Pentagonsark är ovanliga även i naturen. Nu, ett team som leds av Oak Ridge National Laboratory har experimentellt bevisat att det finns en medlem i denna familj. Forskarna använde bulkkristaller gjorda av en grupp från Nanyang Technological University; de exfolierade kristallerna för att få puckered lager av PdSe2. Med hjälp av högupplöst skanningsöverföringselektronmikroskopi, de karakteriserade lager med olika tjocklekar. Mikroabsorption optisk spektroskopi, Raman -spektroskopi, och första principberäkningar visade att skikttjockleken förändrade bandgapet. Bandgapet är energiområdet i ett fast ämne där elektroniska tillstånd inte kan existera. Tjockleken ändrade bandgapet från 0 i bulk (flera lager) till 1,3 elektronvolt i enstaka monoskikt. Det fyndet banar väg för femkantiga 2-D-material med justerbara bandgap, vilket kan ge elektronik och fotonik nya möjligheter. De flesta 2-D-material har högsymmetriska galler och, som ett resultat, uppvisa isotropiskt beteende - det vill säga en fysisk egenskap har samma värde när den mäts i olika riktningar. I kontrast, pentagonal 2-D PdSe2 är anisotrop-vilket betyder att egenskaperna skiljer sig åt när de mäts i olika riktningar. Pentagonala 2-D-material kan tillåta en ny grad av frihet för att utforma konceptuellt nya optoelektroniska och elektroniska enheter som inte är möjliga att använda andra 2-D-material. Dessutom, materialet är stabilt i luften, vilket inte är sant för många andra 2-D-halvledare. Till exempel, det är mindre känsligt för oxidation än svart fosfor, ett annat lovande 2-D-material med ett avstämbart bandgap. Upptäckten av ytterligare puckered femkantiga byggstenar kan främja tillämpningar inom lågenergi optoelektronik, piezoelektrisk, termoelektrisk, och spintronics.