Plumbene viene realizzato mediante ricottura di un film ultrasottile di piombo (Pb) su palladio Pd(111). Il materiale di superficie risultante ha la caratteristica struttura a nido d'ape di un monostrato 2D, come rivelato dalla microscopia a effetto tunnel. Sorprendentemente, sotto il plumbene, si forma un film sottile di lega palladio-piombo (Pd-Pb) con una struttura a bolle (Fig. 4 (a)) che ricorda una struttura Weaire-Phelan, che è stata l'ispirazione per il design del Centro acquatico nazionale di Pechino ("Water Cube") delle Olimpiadi del 2008 a Pechino. Credito:Junji Yuhara
Materiali bidimensionali costituiti da elementi del Gruppo 14, cugini del grafene, hanno suscitato enorme interesse negli ultimi anni a causa del loro potenziale unico come utili isolanti topologici.
In particolare, la possibilità fino ad ora puramente teorica di un materiale a nido d'ape 2-D a base di piombo, chiamato plumbene, ha generato molta attenzione perché ha la più grande interazione spin-orbita, a causa della struttura dell'elettrone orbitale del piombo e quindi del più grande gap di banda di energia, potenzialmente rendendolo un robusto isolante topologico 2-D in cui l'effetto Hall di spin quantistico potrebbe verificarsi anche al di sopra della temperatura ambiente.
Per questa ragione, trovare un metodo affidabile ed economico per sintetizzare il plumbene è stato considerato un obiettivo importante della ricerca scientifica dei materiali.
Ora, I ricercatori guidati dalla Nagoya University hanno creato il plumbene ricotturando un film ultrasottile di piombo (Pb) su palladio Pd(111). Il materiale di superficie risultante ha la caratteristica struttura a nido d'ape di un monostrato 2-D, come rivelato dalla microscopia a effetto tunnel.
Sorprendentemente, sotto il plumbene, si forma un film sottile di lega palladio-piombo (Pd-Pb) con una struttura a bolle che ricorda una struttura Weaire-Phelan (che suddivide lo spazio in celle di uguale volume con la minima superficie totale delle pareti tra di esse, risolvere il "problema Kelvin"). La struttura Weaire-Phelan è stata l'ispirazione per il design del Centro acquatico nazionale di Pechino ("Water Cube") delle Olimpiadi del 2008 a Pechino.
L'immagine del microscopio a effetto tunnel mostra la struttura a nido d'ape rivelatrice di uno strato monoatomico 2D di piombo cresciuto sul substrato di palladio (111). Credito:Junji Yuhara, Bangjie lui, Noriaki Matsunami, Masashi Nakatake e Guy Le Lay
Il leader del gruppo, il professor Junji Yuhara, ricorda scherzosamente che il caso del Beijing Water Cube e della struttura Weaire-Phelan non è la prima volta che architetti e scienziati dei materiali si ispirano a vicenda. "L'architetto Buckminster Fuller ha progettato la sfera geodetica per l'Expo mondiale 1967 a Montreal, e più tardi la [forma di carbonio] Buckminster Fullerene, C60, è stato chiamato dopo di lui."
Secondo il professor Yuhara, "Sia il plumbene che il 'nano water cube' sono una bella aggiunta al Nano Nature World. Gli edifici delle Olimpiadi di Tokyo 2020, le Olimpiadi di Parigi 2024, Expo 2020 Dubai, Expo 2023 Buenos Aires, Expo 2025 Osaka, e così via possono anche essere rimessi sotto i riflettori come futuri nuovi materiali, " lui dice.
"L'avvento del plumbene, " commenta il professor Yuhara, "è stato a lungo atteso, e arriva dopo la creazione del silicene nel 2012, germanene nel 2014, e stanene nel 2015. Certamente lancerà una corsa per le applicazioni."
