Un team di ricercatori europei è diventato uno dei primi gruppi a sintetizzare con successo il germanene, materiale 2D.

Soprannominato "cugino del grafene", il materiale, che è costituito da un solo strato di atomi di germanio, dovrebbe mostrare proprietà elettriche e ottiche impressionanti e potrebbe essere ampiamente integrato nell'industria elettronica in futuro.

Il materiale è stato presentato oggi, 10 settembre, nel Nuovo Giornale di Fisica .

Germanene è stato proposto per la prima volta nel 2009 ma ha, fino ad ora, rimasto sfuggente. Da allora, il grafene è stato ulteriormente sviluppato mentre altri materiali 2D, come il silicio, sono stati sintetizzati.

Proprio come il silicio, il metodo proposto per sintetizzare il germanene consiste nel depositare singoli atomi di germanio su un substrato ad alte temperature e in un vuoto ultra spinto.

La svolta del team di ricerca europeo è stata realizzata in parallelo con un team indipendente cinese che ha riportato prove che il germanene è stato sintetizzato su un substrato di platino.

Nell'attuale studio i ricercatori hanno scoperto, piuttosto casualmente, che l'oro potrebbe essere utilizzato anche come substrato, un evento cui co-autore dello studio il professor Guy Le Lay, dell'Università di Aix-Marseille, descritto come "come passare attraverso lo specchio".

"Seguendo la nostra sintesi dell'altro cugino del grafene, silicio, ci è sembrato naturale provare a produrre germanene allo stesso modo, depositando germanio su un substrato d'argento, ' ha detto Le Lay.

'Questo tentativo è fallito, così ho deciso di passare a un substrato d'oro, avendo ricordato il mio vecchio lavoro dalla mia tesi di dottorato, in cui l'oro è stato coltivato su un substrato di germanio. Ho pensato che sarebbe valsa la pena provare il contrario.'

Dopo aver depositato gli atomi di germanio su un substrato d'oro, i ricercatori sono stati in grado di confermare che il materiale era in realtà germanene effettuando misurazioni spettroscopiche e calcoli della teoria del funzionale della densità (DFT), che ha indagato la struttura elettronica del materiale.

Il materiale è stato anche osservato al microscopio a scansione a effetto tunnel, che ha rivelato la caratteristica struttura a nido d'ape di un materiale 2D.

I ricercatori ritengono che con un ulteriore sviluppo potrebbe essere possibile far crescere il germanene su sottili pellicole d'oro posizionate sopra un substrato flessibile, che sarebbe sicuramente più economico del platino e potrebbe consentire la sintesi del germanene su larga scala.

Inoltre, le proprietà uniche del germanene potrebbero renderlo un robusto isolante topologico bidimensionale, in particolare fino a temperatura ambiente, aprendo la possibilità di utilizzare il materiale nell'informatica quantistica.

Il professor Le Lay ha continuato:"Abbiamo fornito prove convincenti della nascita del germanene quasi piatto, un romanzo, germanio allotropo sintetico che non esiste in natura. È un nuovo cugino del grafene.

'La sintesi del germanene è solo l'inizio di una lunga ricerca. Infatti, il successo nella sintesi non è stato facile da raggiungere e piuttosto impegnativo. Ora è necessaria una notevole quantità di lavoro per caratterizzare ulteriormente le proprietà elettroniche del materiale.'

Co-autore dello studio Professor Angel Rubio, dell'Università dei Paesi Baschi, ha aggiunto:"Un aspetto importante del nostro studio è che abbiamo aumentato il lego di materiali 2D che possiamo utilizzare per costruire tutta una serie di materiali solidi artificiali con una vasta gamma di proprietà diverse."'