Forskare vid Rice University och Indian Institute of Science, Bangalore, har upptäckt en metod för att göra atomiskt platt gallium som är lovande för elektronik i nanoskala.

Rice-labbet av materialforskaren Pulickel Ajayan och kollegor i Indien skapade tvådimensionell gallenen, en tunn film av ledande material som är för gallium vad grafen är för kol.

Extraherad till en tvådimensionell form, det nya materialet verkar ha en affinitet för bindning med halvledare som kisel och skulle kunna skapa en effektiv metallkontakt i tvådimensionella elektroniska enheter, sa forskarna.

Det nya materialet introducerades i Vetenskapens framsteg .

Gallium är en metall med låg smältpunkt; till skillnad från grafen och många andra 2-D-strukturer, den kan ännu inte odlas med ångfasdepositionsmetoder. Dessutom, gallium har också en tendens att oxidera snabbt. Och medan tidiga prover av grafen togs bort från grafit med tejp, bindningarna mellan galliumskikten är för starka för ett så enkelt tillvägagångssätt.

Så Rice-teamet ledd av medförfattarna Vidya Kochat, en tidigare postdoktor vid Rice, och Atanu Samanta, en student vid Indian Institute of Science, använde värme istället för kraft.

Istället för en nedifrån-och-upp-strategi, forskarna arbetade sig ner från bulk gallium genom att värma det till 29,7 grader Celsius (cirka 85 grader Fahrenheit), strax under elementets smältpunkt. Det räckte för att droppa gallium på en glasskiva. När en droppe bara svalnade lite, forskarna tryckte en platt bit kiseldioxid ovanpå för att lyfta bara några platta lager gallenen.

De exfolierade framgångsrikt gallenen på andra substrat, inklusive galliumnitrid, galliumarsenid, silikon och nickel. Det gjorde det möjligt för dem att bekräfta att speciella gallenen-substratkombinationer har olika elektroniska egenskaper och att föreslå att dessa egenskaper kan ställas in för tillämpningar.

"Det nuvarande arbetet använder de svaga gränssnitten mellan fasta ämnen och vätskor för att separera tunna 2D-skivor av gallium, sade Chandra Sekhar Tiwary, huvudutredare på projektet han avslutade vid Rice innan han blev adjunkt vid Indian Institute of Technology i Gandhinagar, Indien. "Samma metod kan utforskas för andra metaller och föreningar med låga smältpunkter."

Gallenenes plasmoniska och andra egenskaper undersöks, enligt Ajayan. "Nära 2D-metaller är svåra att extrahera, eftersom dessa oftast är höghållfasta, icke-skiktade strukturer, så gallenen är ett undantag som kan överbrygga behovet av metaller i 2D-världen, " han sa.