Upptäckten av grafen, ett material tillverkat av ett eller mycket få atomlager av kol, startade en boom. I dag, sådana tvådimensionella material är inte längre begränsade till kol och är heta möjligheter för många applikationer, speciellt inom mikroelektronik. I journalen Angewandte Chemie , forskare har nu introducerat ett nytt 2D-material:de modifierade framgångsrikt arsenen (arsenik i en grafenliknande struktur) med klormetylengrupper.

Tvådimensionella material är kristallina material gjorda av bara ett enda eller mycket få lager av atomer som ofta uppvisar ovanliga egenskaper. Dock, användningen av grafen för applikationer som transistorer är begränsad eftersom det beter sig mer som en ledare än en halvledare. Modifierat grafen och 2D-material baserade på andra kemiska grundämnen med halvledande egenskaper har nu utvecklats. Ett sådant material är β-arsenen, en tvådimensionell arsenik i en böjd bikakestruktur som härrör från grå arsenik. Forskare hoppas att modifiering av detta tidigare sällan studerade material kan förbättra dess halvledande egenskaper och leda vägen till nya tillämpningar inom områden som avkänning, katalys, optoelektronik, och andra halvledarteknologier.

Ett team vid University of Chemistry and Technology Prag (Tjeckien) och Nanyang Technical University (Singapore), ledd av Zdeněk Sofer och Martin Pumera har nu framgångsrikt producerat en mycket lovande kovalent modifiering av β-arsenen.

Arsenenet framställdes genom målning av grå arsenik i tetrahydrofuran. Skjuvkrafterna gör att tvådimensionella skikt spjälkas av och dispergeras i lösningsmedlet. Forskarna introducerar sedan diklormetan och lägger till en organisk litiumförening (butyllitium). Dessa två reagenser bildar en mellanprodukt som kallas klorokarben, en molekyl gjord av en kolatom, en väteatom, och en kloratom. Kolatomen är kort två bindningspartners, ett tillstånd som gör hela klassen av karbenmolekyler mycket reaktiva. Arsenen innehåller fria elektronpar som "sticker ut" från ytan och lätt kan binda sig till klorkarben.

Detta tillvägagångssätt leder till hög täckning av arsenenytan med klormetylengrupper, som bekräftats av en mängd olika analysmetoder (röntgenfotoelektronspektroskopi, FT-IR spektroskopi, elementaranalys genom transmissionselektronmikroskopi). Den modifierade arsenenen är mer stabil än ren arsenen och uppvisar stark luminescens och elektroniska egenskaper som gör den attraktiv för optoelektroniska applikationer. Dessutom, klormetylenenheterna skulle kunna tjäna som utgångspunkt för ytterligare intressanta modifieringar.