Net als een te gaar diner, het volgende zogenaamde wondermateriaal voor elektronica van de volgende generatie is 'aan de pan geplakt' totdat onderzoekers van het Institute for Superconducting and Electronic Materials (ISEM) van de UOW met een doorbraakoplossing kwamen.

Het materiaal is siliceen, de dunst mogelijke vorm van silicium, bestaande uit een tweedimensionale laag siliciumkristallen.

Elektronen bewegen ultrasnel in siliceen, het verminderen van de energie die nodig is om elektronische apparaten aan te drijven en de weg vrij te maken voor nog kleinere, flexibel, transparante en energiezuinige elektronica.

Tot nu, siliceen is 'gegroeid' op een metalen oppervlak, maar onderzoekers hadden geen bewezen manier om het van het substraat te bevrijden om een ​​vrijstaand materiaal te creëren dat vervolgens in elektronische apparaten en componenten kon worden verwerkt.

ISEM-onderzoeker dr. Yi Du en zijn team hebben zuurstof gebruikt om een ​​laag silicium van één atoom dik van het oppervlak te scheiden, het overwinnen van de belangrijkste hindernis die de productie verhindert van een materiaal met de potentie om elektronica te superchargen.

"We weten dat siliceenkristallen er de voorkeur aan geven zich stevig op het metalen substraat te hechten en omdat ze te dun zijn om met mechanisch gereedschap te worden afgepeld, het is onmogelijk om ze van het substraat te verwijderen, ' zei dokter Du.

Onderzoekers hebben geëxperimenteerd met het idee om 'chemische schaar' te gebruiken om de binding tussen siliceen en het substraat te verbreken en de doorbraak voor Dr. Du en zijn team kwam door het gebruik van zuurstofmoleculen als chemische schaar om het siliceen van het substraat te knippen.

Het werk, ondersteund door de Australian Research Council (ARC), omvat verschillende speciale technieken die alleen bij ISEM kunnen worden gedaan met behulp van zijn krachtige tools, inclusief een scanning tunneling microscoop, die een ultrahoogvacuümomgeving creëert die ongeveer honderd keer hoger is dan het vacuümniveau dat wordt ervaren in een baan om het internationale ruimtestation.

"Omdat de vacuümniveaus zo hoog zijn, we kunnen de zuurstofmoleculen in de kamer injecteren en ze worden een 'moleculaire flux' die een recht pad volgt, "Zei Dr. Du. "Dit stelt ons in staat om deze moleculen precies in de siliceenlagen te richten, werkt als een schaar om het siliceen te scheiden."

Het resultaat is een laag vrijstaande siliceen - met een uiterlijk dat veel lijkt op een honingraatrooster - dat kan worden overgebracht naar een isolerend substraat om geavanceerde transistors te maken.

De theorie voor tweedimensionaal siliceen werd in 1994 geïntroduceerd, maar het duurde tot 2012 voordat wetenschappers, waaronder een team bij UOW, met succes siliceen gefabriceerd in het laboratorium.

Silicene is een opkomende speler in de categorie supermaterialen, naast grafeen, dat is een koolstoflaag van één atoom dik. Van grafeen is aangetoond dat het de snelste geleider van elektriciteit is die tot nu toe is gevonden, sneller dan veelgebruikte silicium.

Grafeen kan niet worden geschakeld tussen aan en uit toestanden van geleidbaarheid. Dit maakt het ongeschikt voor toepassingen zoals transistors.

Omdat silicium en koolstof naast elkaar op het periodiek systeem staan, wetenschappers werden geïnspireerd om te onderzoeken of de atomaire eigenschappen van silicium even revolutionair zouden kunnen zijn, maar gemakkelijker kunnen worden benut vanwege de compatibiliteit met bestaande op silicium gebaseerde elektronica.

"Dit werk lost het langdurige probleem op van het isoleren van dit supermateriaal voor verdere ontwikkeling van het apparaat. Het daagt de hele wetenschappelijke literatuur over siliceen sinds de ontdekking ervan uit, ' zei dokter Du.

"Deze bevindingen zijn relevant voor het toekomstige ontwerp en de toepassing van op siliceen gebaseerde nano-elektronische en spintronische apparaten."

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang en ACS Centrale Wetenschap and is the result of collaboration between Australian and Chinese researchers including Professor Jijun Zhao, from the Dalian University of Technology and Dr Jiaou Wang at the Beijing Synchrotron Radiation Facility (Chinese Academy of Sciences).