Monimuotoisia kaksiulotteisia

21.02.2019

Groningen-germaneenista-300.jpgGermanaani muunnetaan germaneeniksi lämpökäsittelyllä, joka poistaa materiaalista vedyn (punainen). Illustration Ye Lab / University of Groningen

Germaneeni on grafeenin tapainen kaksiulotteinen materiaali, joka on peräisin germaniumista. Koska se ei ole vakaa tyhjiökammioiden ulkopuolella, jossa se on tuotettu, sen sähköisiä ominaisuuksia ei ole aiemmin saatu mitattua.

Groningenin yliopiston professori Justin Yen johtamat tutkijat ovat nyt onnistuneet tuottamaan rakenteita, joissa esiintyy vakaa germaneeni. Materiaali on eriste ja siitä tulee puolijohde kohtuullisen lämmityksen ja erittäin hyvä metallinen johdin ja vielä vahvemman lämmityksen jälkeen.

Germaneeni valmistetaan germaniumista kalsiumin lisäyksellä. Kalsiumionit luovat 2D-kerroksia kolmiulotteisesta kiteestä ja korvautuvat sitten vedyllä. Syntyneitä kaksiulotteisia germaniumin ja vedyn kerroksia kutsutaan germanaaniksi. Mutta kun vety poistetaan germaneenin muodostamiseksi, materiaali muuttuu epävakaaksi.

Te ja hänen kollegansa ratkaisivat tämän ongelman erittäin yksinkertaisella tavalla. He tekivät rakenteita, joilla oli vakaa germanaani ja sitten kuumensivat materiaalia vedyn poistamiseksi. Tämä johti stabiileihin germaneenirakenteisiin, joiden ansiosta tutkijat voivat tutkia sen elektronisia ominaisuuksia.

Germaneeni voi siis olla eriste, puolijohde tai metallijohde lämpökäsittelystä riippuen. Se pysyy vakaana sen jälkeen, kun se on jäähdytetty huoneenlämpötilaan.

Germaneeni voisi olla kiinnostava spintronisten laitteiden rakentamisessa. Grafeeni on erinomainen elektronin spinien johde, mutta siinä on vaikea hallita spinejä, koska niillä on heikko vuorovaikutus hiiliatomien kanssa (spin-kiertorata kytkentä).

”Germaniumin atomit ovat raskaampia, mikä tarkoittaa, että spin-kiertorata kytkentä on vahvempi”, sanoo Ye. Tämä antaisi paremman spinien hallinnan. Sen vuoksi, että pystytään rakentamaan metallinen germaneeni, jolla on sekä erinomainen johtavuus että voimakas spin-kiertorata kytkentä, olisi se kehityskelpoinen tie spintronisiin laitteisiin.

Gron-Cambridge-magneettinen-grafeeni-300.jpgCambridgen yliopiston johtamien kansainvälisien tutkijoiden puolestaan löytämä magneettinen ”grafeeni” vaihtaa olemustaan eristeen ja johtimen välillä korkea paineen avulla.

Magneettinen rauta-tritiohypofosfaatti (FePS3) on van der Waalsin materiaaleja. Samoin kuin grafeeni FePS3 voidaan "kuoria" ultra-ohuiksi kerroksiksi.

Paineen alaisena kuoritut kerrokset muuttuvat eristeestä johteeksi mutta kaksiulotteisenakin se säilyy magneettisena. Työ viittaa mahdollisuuteen tuottaa kaksiulotteisia materiaaleja, joissa on viritettävät ja yhdistetyt sähköiset, magneettiset ja elektroniset ominaisuudet. Sellaiset olisivat omiaan tulevaisuuden muistipiireissä.

Aiheesta aiemmin:

Elektroniikan kaksiulotteinen tulevaisuus

Magneettinen monopoli havaittu

25.05.2020Ihoanturi seuraa C-vitamiinitasoja hiestä
22.05.2020Kohti kolmatta ulottuvuutta
21.05.2020Nopempi koherentti LiDAR
20.05.2020Rautaa rajalle, vaikka ruosteisenakin
19.05.2020Uudenlaisen kvanttitutkan prototyyppi
18.05.2020Löytää edullisesti radioaaltoja
16.05.2020Suprajohtavuutta ja topologiaa
15.05.2020Kvanttimateriaali keventää tekoälyn energiantarvetta
14.05.2020Vetyä auringonvalosta
13.05.2020Uutta valoa 2D-nanolasereista
12.05.2020Vakaita perovskiitteja
11.05.2020Superkondensaattori heterorakenteisella elektrodilla
08.05.2020Harppauksia piianodien käyttöönotossa
07.05.2020Liikkuvan yhteyden löytäminen terahertseillä
06.05.2020Todellisuutta tuntevat proteesit
05.05.2020Eväitä twistroniikalle
04.05.2020Superkiraalista valoa
03.05.2020Läpinäkyvyyttä ja aurinkosähköä
30.04.2020Rautapohjainen lämpösähkögeneraattori
29.04.2020Topologia avuksi fotoniikkaan
28.04.2020Tavoitteena 2000 km yhdellä latauksella
27.04.2020Ferrosähköä atomitasolla
27.04.2020Neuromorfinen memristori
23.04.2020Spintroniikalle sopivaa sähkömagnetismia
22.04.2020Akkutekniikoiden uudet reaktiot
21.04.2020Kylmää ja kuumaa kvanttitekniikkaa
20.04.2020Harppaus magnetisoitumisen tutkimuksessa
18.04.2020Ultravioletin voima
17.04.2020Innovatiivisia tekniikoita pikkusatelliiteille
16.04.2020Energiankeruuta metallia syöden
15.04.2020Alusta optisille transistoreille
14.04.2020Salaperäisiä Majorana-fermioneja kultasaarilla
12.04.2020Viiden minuutin koronavirustesti
10.04.2020Geometrinen diodi
09.04.2020Spinaalloilla pitkälle
08.04.2020Lasereita piisirulle ja hiukkaskiihdyttimiin
07.04.2020Yhdistetty optinen lähetin ja vastaanotin
06.04.2020Parannuksia orgaanisille aurinkokennoille
03.04.2020Energian keruuta terahertsiaalloista
02.04.2020Sähkökentistä sähköä IoT-antureille
01.04.2020Kaksiseinäisillä nanoputkilla on elektro-optisia etuja
31.03.2020Uudenlaista kemiaa litiumakuille
30.03.2020Kohti hakkeroimatonta kvantti-internettiä
28.03.2020Luvassa uusi läpimurto kvanttitietotekniikassa
27.03.2020Kohti tehokkaampaa elektroniikkaa
26.03.2020Uusia materiaaleja puettavalle elektroniikalle
25.03.2020Kvanttianturi kattaa koko radiotaajuusspektrin
24.03.2020Optinen terahertsitransistori
23.03.2020Atomiytimen spinin hallinta sähköisesti
20.03.2020Syväoppimisen uudelleenarviointi
19.03.2020Uusia materiaaliominaisuuksia elektroniikalle
17.03.2020Aurinkokennojen ennätysvirittely jatkuu
16.03.2020Monitoimisia anturimateriaaleja
13.03.2020Valolla toimivat kiintolevyt
12.03.2020Topologista valon kulkua
11.03.2020Vakaasti toimiva nanorele
10.03.2020Vielä enemmän skyrmioneja
09.03.2020Spin-kubitin vakaa luenta
07.03.2020Haisevista hedelmistä superkonkkia
06.03.2020Aurinkokenno grafeenista, perovskiitistä ja piistä
05.03.2020Kaliummetalli akun vaihtoehdoksi litiumille
04.03.2020Kaksiulotteinen elektronien hila
03.03.2020Kaksiulotteisia metalleja
02.03.2020Magnetismia kolmiulotteisesti
28.02.2020Monenlaista valon hallintaa
27.02.2020Yksinkertainen itselatautuva akku
26.02.2020Edullisempia suojaustekniikoita
25.02.2020Johtaa sekä sähköä että energiaa täydellisesti
25.02.2020Kemiaa ja seostusta
21.02.2020Vauhdikkaita muistirakenteita
20.02.2020Kierrätystä ja palonestoa
19.02.2020Nestepisaroilla jopa viiden voltin jännite
18.02.2020Kuitusiirron ennätyskapasiteetti
17.02.2020Kubitteja keinoatomeista
14.02.2020Kohinalla hehkuttaen
14.02.2020Tehokkaampia sähkökatalyyttisiä reaktioita
12.02.2020Elektroninen nenä MOF-materiaaleista
11.02.2020Uudenlainen elektrodirakenne tehokkaammille akuille
10.02.2020Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa
07.02.2020Uusi kvasihiukkanen löydetty: Pi-ton
06.02.2020Resonaattorit hidastavat valoa
05.02.2020Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia
04.02.2020Tehokkaampaa terahertsitaajuuksien ilmaisua
03.02.2020Ensimmäinen yksikerroksinen amorfinen kalvo
31.01.20205000 vuotta kestävä paristo
30.01.2020Uusia vihjeitä suprajohtavuudesta
29.01.2020Litiumakuille pidempiä ajomatkoja?
28.01.2020Kvanttilämpöä ja kvanttilomittumista mittaillen
27.01.2020Laserdiodi emittoi syvää UV-valoa
24.01.2020Keinoiho magnetismia tunnistavin anturein
23.01.2020Kiertymä muokkaa kaistaeroa
22.01.2020Yleismuistin virstanpylväs
21.01.2020Ensimmäinen antiferromagneettinen topologinen kvanttimateriaali
20.01.2020Nanoantenneja tiedonsiirtoon
17.01.2020Muisteja erittäin kylmään laskentaan
16.01.2020Laskentaa molekyyleillä
16.01.2020Konenäölle nyt myös konesilmät
14.01.2020Piin kvanttibiteillä uusiin ulottuvuuksiin
13.01.2020Uusi menetelmä kestäville GaN-transistoreille
10.01.2020Hiukkaskiihdytin mikropiirille

Näytä lisää »