Η επανάσταση των δισδιάστατων υλικών συνεχίζεται με το «γερμανένιο»

Ένα υποσχόμενο «δισδιάστατο» υλικό, του οποίου η ύπαρξη είχε προταθεί θεωρητικά πριν από μια πενταετία, δημιουργήθηκε για πρώτη φορά από ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες σε Ευρώπη και Κίνα. Είναι το «γερμανένιο», ξάδελφος του περίφημου γραφένιου που υπόσχεται επανάσταση στην ηλεκτρονική.

Την τελευταία δεκαετία, ερευνητές σε ολόκληρο τον κόσμο αναπτύσσουν μια σειρά νέων υλικών στα οποία όλα τα άτομα βρίσκονται διατεταγμένα στο ίδιο επίπεδο -πρόκειται ουσιαστικά για φύλλα πάχους ενός μόλις ατόμου, τα οποία θεωρούνται «δισδιάστατα» και δεν απαντώνται στη φύση.

Το πιο διάσημο υλικό της νέας κατηγορίας είναι το γραφένιο, χημικός ξάδελφος του γραφίτη, του οποίου η ανακάλυψη το 2004 βραβεύτηκε με το Νόμπελ Φυσικής του 2010.

Έκτοτε έχουν παρουσιαστεί δισδιάστατες μορφές του κασσίτερου, του πυριτίου και άλλων στοιχείων, ακόμα και δισδιάστατα πολυμερή.

Το νέο μέλος της οικογένειας είναι τα μονοατομικά φύλλα γερμανίου, ενός σχετικά σπάνιου στοιχείου που χρησιμοποιείται σήμερα στις οπτικές ίνες και την ηλεκτρονική.

Ευρωπαίοι ερευνητές αναφέρουν στo New Journal of Physics (μια επιθεώρηση του γερμανικού Ινστιτούτου Φυσικής και του Γερμανικής Εταιρείας Φυσικής) ότι δημιούργησαν γερμανένιο ακολουθώντας την ίδια τεχνική που είχε εφαρμοστεί για το «πυριτένιο», το αντίστοιχο υλικό από πυρίτιο.

Το νέο υλικό παράχθηκε με την απόθεση μεμονωμένων ατόμων γερμανίου πάνω σε ένα λεπτό υπόστρωμα από χρυσό σε συνθήκες κενού και υψηλής θερμοκρασίας.

Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι πρόκειται για γερμανένιο με φασματοσκοπικές μετρήσεις και με την εξέταση της δομής του με μικροσκόπιο σήραγγας, ικανό να διακρίνει μεμονωμένα άτομα.

Τη δημιουργία γραφενίου τονίζει ότι πέτυχαν ανεξάρτητα ερευνητές στην Κίνα.

Αυτό που μένει τώρα είναι να επιβεβαιωθούν οι θεωρητικοί υπολογισμοί για τις ιδιότητες του νέου υλικού. Το γερμανένιο «πρόκειται να παρουσιάσει εντυπωσιακές ηλεκτρικές και οπτικές ιδιότητες και θα μπορούσε να αξιοποιηθεί ευρέως σε όλη τη βιομηχανία ηλεκτρονικών» τονίζει η ερευνητική ομάδα στη Γερμανία, την Ισπανία και τη Γαλλία.

Μια από τις πιθανές εφαρμογές θα ήταν η χρήση του γραφενίου ως «τοπολογικού μονωτή» στους μελλοντικούς κβαντικούς υπολογιστές.

Το πρόβλημα βέβαια με το γερμάνιο είναι ότι δεν υπάρχει σε άφθονες ποσότητες όπως ο άνθρακας που χρησιμοποιείται στο γραφένιο: η ετήσια παραγωγή σε παγκόσμιο επίπεδο δεν ξεπερνά τους 120 τόνους το χρόνο.

Επιμέλεια: Βαγγέλης Πρατικάκης