Germaneen is een één atoom dik stuk germanium, in een honingraatstructuur. Het heeft duidelijke overeenkomsten met grafeen, het materiaal dat wereldwijd tot massale onderzoeksactiviteiten heeft geleid, vooral na de Nobelprijs van 2010.

Een groot verschil tussen grafeen en germaneen is de 'band gap', een eigenschap die bekend is in de halfgeleiderelektronica:dankzij deze 'sprong' van energieniveaus die elektronen mogen hebben, het is mogelijk om te controleren, stromen schakelen en versterken. Grafeen had een zeer kleine bandafstand die alleen bij zeer lage temperaturen kan worden gemeten, germaneen vertoont een bandgap die aanzienlijk groter is. Eerdere pogingen om germaneen te kweken, echter, laten zien dat deze aantrekkelijke eigenschappen lijken te verdwijnen wanneer het op een metalen oppervlak wordt gekweekt:een goede stroomgeleider. Om dit te voorkomen, de UT-wetenschappers kozen de halfgeleider MoS2 als substraatmateriaal.

eilanden

Onder ultrahoog vacuüm omstandigheden, germaneen groeit inderdaad op de halfgeleider. Aanvankelijk, de wetenschappers observeerden eilanden op de locaties waar MoS2 kristaldefecten had, daarna verspreidt het germaneen zich over een groter oppervlak. Een spannende vraag is, als de gewenste eigenschappen intact blijven. Eerste metingen laten zien dat de typische 2D eigenschappen en band gap aanwezig zijn, verdere metingen bij lage temperaturen zijn nodig om te bevestigen dat germaneen op de gewenste manier werkt:het binnenste deel zou als een isolator werken, terwijl aan de randen geleidende kanalen worden gevormd.

Sandwich

De andere UT-wetenschappers deden kwantummechanische berekeningen aan de combinatie molybdeen-disulfide. Zij, bijvoorbeeld, keek naar de richting van de groei, om het proces te kunnen optimaliseren. De theoretische groep ging nog een stap verder, door niet alleen de dubbellaag van molybdeendisulfide te onderzoeken, maar ook het bedekken met molybdeendisulfide. Dit voorkomt een snelle oxidatie van germaneen. Uit berekeningen blijkt dat de sandwichconstructie nog betere prestaties levert als het gaat om de band gap.

Beide publicaties tonen aan dat germaneen, gekweekt op molybdeendisulfide is een belangrijke eerste stap op weg naar nieuwe elektronische apparaten of onverwachte combinaties met conventionele apparaten. 'Spintronica', gebaseerd op de spinbeweging van elektronen, lijkt een aantrekkelijk toepassingsgebied voor germaneen te zijn. Elektronen met spin-up en elektronen met spin-down hebben aparte geleidende kanalen aan de randen van germaneen. Harold Zandvliet ontving onlangs een beurs voor verder onderzoek naar dit veelbelovende effect.