Il silicio è costituito da un singolo strato di atomi di silicio. In contrasto con il materiale ultrapiatto grafene, che è fatto di carbonio, il silicene mostra irregolarità superficiali che ne influenzano le proprietà elettroniche. Ora, i fisici dell'Università di Basilea sono stati in grado di determinare con precisione questa struttura ondulata. Come riportano sul giornale PNAS , il loro metodo è adatto anche per analizzare altri materiali bidimensionali.

Dalla produzione sperimentale di grafene, i materiali bidimensionali sono stati al centro della ricerca sui materiali. Simile al carbonio, un singolo strato di atomi a nido d'ape può essere costituito da silicio. Questo materiale, noto come silicio, ha una rugosità atomica, a differenza del grafene, poiché alcuni atomi sono a un livello più alto di altri.

Silicene non completamente piatto

Ora, il gruppo di ricerca, guidato dal Professor Ernst Meyer del Dipartimento di Fisica e dallo Swiss Nanoscience Institute dell'Università di Basilea, è riuscito a rappresentare quantitativamente queste minuscole differenze di altezza e a rilevare la diversa disposizione degli atomi che si muovono in un intervallo inferiore a un angstrom, cioè, meno di un 10milionesimo di millimetro.

"Usiamo la microscopia a forza atomica a bassa temperatura con una punta di monossido di carbonio, " spiega il dottor Rémy Pawlak, che ha avuto un ruolo di primo piano negli esperimenti. La spettroscopia di forza consente la determinazione quantitativa delle forze tra il campione e la punta. Così, l'altezza rispetto alla superficie può essere rilevata e i singoli atomi possono essere identificati chimicamente. Le misurazioni mostrano un ottimo accordo con le simulazioni effettuate dai partner dell'Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM).

Diverse proprietà elettroniche

Questa irregolarità, noto come instabilità, influenza le proprietà elettroniche del materiale. A differenza del grafene, che è noto per essere un eccellente direttore d'orchestra, su una superficie d'argento il silicio si comporta più come un semiconduttore. "Nel silicio, la perfetta struttura a nido d'ape viene interrotta. Questo non è necessariamente uno svantaggio, in quanto potrebbe portare all'emergere di interessanti fenomeni quantistici, come l'effetto hall di spin quantistico, "dice Meyer.

Il metodo sviluppato dai ricercatori di Basilea offre nuovi spunti sul mondo dei materiali bidimensionali e sul rapporto tra struttura e proprietà elettroniche.