La scoperta del grafene, un materiale costituito da uno o pochissimi strati atomici di carbonio, iniziato un boom. Oggi, tali materiali bidimensionali non sono più limitati al carbonio e sono ottime prospettive per molte applicazioni, soprattutto nella microelettronica. Nel diario Angewandte Chemie , gli scienziati hanno ora introdotto un nuovo materiale 2-D:hanno modificato con successo l'arsenene (arsenico in una struttura simile al grafene) con gruppi di clorometilene.

I materiali bidimensionali sono materiali cristallini costituiti da uno o pochissimi strati di atomi che spesso mostrano proprietà insolite. Però, l'uso del grafene per applicazioni come i transistor è limitato perché si comporta più come un conduttore che come un semiconduttore. Sono stati ora sviluppati grafene modificato e materiali 2-D basati su altri elementi chimici con proprietà semiconduttive. Uno di questi materiali è il -arsenene, un arsenico bidimensionale in una struttura a nido d'ape deformata derivata dall'arsenico grigio. I ricercatori sperano che la modifica di questo materiale precedentemente studiato di rado possa migliorare le sue proprietà di semiconduttore e aprire la strada a nuove applicazioni in campi come il rilevamento, catalisi, optoelettronica, e altre tecnologie dei semiconduttori.

Un team presso l'Università di Chimica e Tecnologia di Praga (Repubblica Ceca) e la Nanyang Technical University (Singapore), guidato da Zdeněk Sofer e Martin Pumera ha ora prodotto con successo una modifica covalente molto promettente del -arsenene.

L'arsenene è stato prodotto dalla macinazione dell'arsenico grigio in tetraidrofurano. Le forze di taglio provocano la separazione e la dispersione degli strati bidimensionali nel solvente. I ricercatori introducono quindi il diclorometano e aggiungono un composto organico di litio (butillitio). Questi due reagenti formano un intermedio chiamato clorocarbene, una molecola composta da un atomo di carbonio, un atomo di idrogeno, e un atomo di cloro. L'atomo di carbonio è corto di due partner di legame, uno stato che rende altamente reattiva l'intera classe delle molecole di carbene. L'arsenene contiene coppie di elettroni liberi che "sporgono" dalla superficie e possono facilmente entrare in legami con il clorocarbene.

Questo approccio porta ad un'elevata copertura della superficie dell'arsenene con gruppi clorometilici, come confermato da una varietà di metodi di analisi (spettroscopia fotoelettronica a raggi X, spettroscopia FT-IR, analisi elementare mediante microscopia elettronica a trasmissione). L'arsenene modificato è più stabile dell'arsenene puro e presenta una forte luminescenza e proprietà elettroniche che lo rendono attraente per le applicazioni optoelettroniche. Inoltre, le unità clorometilene potrebbero servire come punto di partenza per ulteriori modifiche interessanti.