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Germaneno

Germaneno é um material constituído por uma única camada de átomos de germânio.[1] O material é criado por um processo semelhante ao do siliceno e do grafeno, em que alto vácuo e a alta temperatura são utilizados para depositar uma camada de átomos de germânio num substrato.[1] Filmes finos de alta qualidade de germaneno revelaram cristais bidimensionais incomuns, com novas propriedades eletrônicas, especialmente adequados para aplicações em dispositivos semicondutores e na pesquisa de ciência dos materiais.

Preparação e estrutura editar

Em Setembro de 2014, G. Le Lay e outros relataram a deposição de um único átomo de espessura, em um filme ordenado de multi-fase bidimensional através de epitaxia de feixe molecular sobre uma superfície de ouro formando uma estrutura de cristal com os índices de Miller (111). A estrutura foi confirmada pormicroscopia de varredura de tunelamento (STM), revelando uma estrutura de favo de mel quase plana.[2]

We have provided compelling evidence of the birth of nearly flat germanene—a novel, synthetic germanium allotrope which does not exist in nature. It is a new cousin of graphene.

Temos fornecido muitas evidências do nascimento do quase plano germaneno - uma novidade, um alótropo sintético do germânio que não existe na natureza. É mais um primo do grafeno.
Original {{{{{língua}}}}}: New Journal of Physics
— Guy Le Lay da Aix-Marseille University

A confirmação adicional foi obtida por medição espectroscópica e cálculos da teoria funcional da densidade. O desenvolvimento de alta qualidade e de filmes praticamente planos com um único átomo criou a especulação de que o germaneno pode substituir o grafeno ou apenas adicionar mais uma alternativa para as novas propriedades de nanomateriais relacionados.[1][2][3][4][5][6][7]

A técnica para fazer germaneno sobre um substrato de ouro a baixas temperaturas usa a cristalização núcleo-controlada e induzida pelo ouro.[8] Com base nas observações da Microscopia STM e cálculos da teoria funcional da densidade, a deposição de uma forma aparentemente distorcida de germaneno foi relatada sobre a platina.[2][9] O crescimento epitaxial de cristais de germaneno em GaAs (100) também foi demonstrado e os cálculos sugerem que as interações mínimas permitirão que o germaneno seja facilmente removido do substrato.[10]

A estrutura do germaneno é descrita como "um grupo-IV bidimensional semelhante ao grafeno preso em uma nanofolha".[11] A adsorção de germânio adicional sobre a folha semelhante ao grafeno leva à formação de unidades de "halteres", cada um com dois átomos fora do plano do germânio, um de cada lado do plano. Os halteres se atraem uns aos outros. Os arranjos periódicos repetitivos das estruturas de halteres podem levar a fases adicionais estáveis do germaneno, com propriedades eletrônicas e magnéticas salteradas.[12]

Propriedades editar

As propriedades eletrônicas e ópticas do germaneno foram determinadas a partir de cálculos ab initio,[13] e as propriedades estruturais e eletrônicas de primeiros princípios.[14] Essas propriedades fazem o material adequado para uso no canal de um de transistor de efeito campo de alto desempenho[15] e geraram discussão sobre o uso de monocamadas elementais em outros dispositivos eletrônicos.[16] As propriedades eletrônicas dos germaneno são incomuns, e fornecem uma rara oportunidade de testar as propriedades dos Férmions de Dirac.[17][18] Estas propriedades incomuns geralmente são compartilhados por grafeno, siliceno, germaneno e estanheno.[18]

Referências editar

  1. ↑ a b c «Graphene gets a 'cousin' in the shape of germanene». Phys.org. Institute of Physics. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  2. ↑ a b c Dávila, M. E.; L. Xian, S. Cahangirov, A. Rubio, G. Le Lay (1 de setembro de 2014). «Germanene: a novel two-dimensional germanium allotrope akin to graphene and silicene». New Journal of Physics. 16 (9). 095002 páginas. ISSN 1367-2630. doi:10.1088/1367-2630/16/9/095002. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  3. ↑ «Aix-Marseille University Researchers Produce Germanium Allotrope Germanene». Uncover California Online Media. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  4. ↑ «Germanene can be alternative to graphene, gold substrate makes it possible». Northern Voices Online. Consultado em 11 de setembro de 2014. Arquivado do original em 11 de setembro de 2014 
  5. ↑ «Gold Substrate Used To Synthesize Graphene's Cousin Germanene». Capital OTC. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  6. ↑ «Is this the new graphene?». City A.M. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  7. ↑ «New Member In The Family 'Germanene'». Capital Wired. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  8. ↑ Park, Jong-Hyeok; Suzuki, Tsuneharu; Kurosawa, Masashi; Miyao, Masanobu; Sadoh, Taizoh (19 de agosto de 2013). «Nucleation-controlled gold-induced-crystallization for selective formation of Ge(100) and (111) on insulator at low-temperature (∼250 °C)». Applied Physics Letters. 103 (8). 082102 páginas. Bibcode:2013ApPhL.103h2102P. ISSN 0003-6951. doi:10.1063/1.4819015. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  9. ↑ Li, Linfei; Shuang-zan Lu, Jinbo Pan, Zhihui Qin, Yu-qi Wang, Yeliang Wang, Geng-yu Cao, Shixuan Du, Hong-Jun Gao (20 de maio de 2014). «Buckled Germanene Formation on Pt(111)». Advanced Materials. 26 (28): 4820–4824. ISSN 0935-9648. PMID 24841358. doi:10.1002/adma.201400909. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  10. ↑ Kaloni, T. P.; U. (14 de novembro de 2013). «Weak interaction between germanene and GaAs(0001) by H intercalation: A route to exfoliation». Journal of Applied Physics. 114 (18). 184307 páginas. ISSN 0021-8979. doi:10.1063/1.4830016 
  11. ↑ Ye, Xue-Sheng; Zhi-Gang Shao, Hongbo Zhao, Lei Yang, Cang-Long Wang (14 de maio de 2014). «Intrinsic carrier mobility of germanene is larger than graphene's: first-principle calculations». RSC Advances. 4 (41): 21216–21220. ISSN 2046-2069. doi:10.1039/C4RA01802H. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  12. ↑ Özçelik, V. Ongun; E. Durgun, Salim Ciraci (7 de agosto de 2014). «New Phases of Germanene». The Journal of Physical Chemistry Letters. 5 (15): 2694–2699. ISSN 1948-7185. doi:10.1021/jz500977v. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  13. ↑ Ni, Zeyuan; Qihang, Liu; Tang, Kechao; Zheng, Jiaxin; Zhou, Jing; Qin, Rui; Gao, Zhengxiang; Yu, Dapeng; Lu, Jing (11 de janeiro de 2012). «Tunable Bandgap in Silicene and Germanene». Nano Letters. 12 (1): 113–118. Bibcode:2012NanoL..12..113N. ISSN 1530-6984. PMID 22050667. doi:10.1021/nl203065e. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  14. ↑ Scalise, Emilio; Michel Houssa, Geoffrey Pourtois, B. van den Broek, Valery Afanas’ev, André Stesmans (1 de janeiro de 2013). «Vibrational properties of silicene and germanene». Nano Research. 6 (1): 19–28. ISSN 1998-0124. doi:10.1007/s12274-012-0277-3. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  15. ↑ Kaneko, Shiro; Tsuchiya, Hideaki; Kamakura, Yoshinari; Mori, Nobuya; Ogawa, Matsuto (1 de março de 2014). «Theoretical performance estimation of silicene, germanene, and graphene nanoribbon field-effect transistors under ballistic transport». Applied Physics Express. 7 (3). 035102 páginas. Bibcode:2014APExp...7c5102K. ISSN 1882-0786. doi:10.7567/APEX.7.035102. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  16. ↑ Roome, Nathanael J.; J. David Carey (28 de maio de 2014). «Beyond graphene: stable elemental monolayers of silicene and germanene». ACS applied materials & interfaces. 6 (10): 7743–7750. ISSN 1944-8252. PMID 24724967. doi:10.1021/am501022x 
  17. ↑ Wang, Yang; Brar, Victor W.; Shytov, Andrey V.; Wu, Qiong; Regan, William; Tsai, Hsin-Zon; Zettl, Alex; Levitov, Leonid S.; Crommie, Michael F. (setembro de 2012). «Mapping Dirac quasiparticles near a single Coulomb impurity on graphene». Nature Physics. 8 (9): 653–657. Bibcode:2012NatPh...8..653W. ISSN 1745-2473. doi:10.1038/nphys2379. Consultado em 11 de setembro de 2014 
  18. ↑ a b Matthes, Lars; Pulci, Olivia; Bechstedt, Friedhelm (2 de outubro de 2013). «Massive Dirac quasiparticles in the optical absorbance of graphene, silicene, germanene, and tinene». Journal of Physics: Condensed Matter. 25 (39). 395305 páginas. Bibcode:2013JPCM...25M5305M. ISSN 0953-8984. doi:10.1088/0953-8984/25/39/395305. Consultado em 11 de setembro de 2014 

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