Princeton-onderzoekers hebben een nieuwe vorm van de eenvoudige verbinding GeSe ontdekt die tot nu toe verrassend aan detectie is ontsnapt. Deze zogenaamde beta-GeSe-verbinding heeft een ringachtige structuur zoals grafeen en zijn monolaagvorm zou vergelijkbare waardevolle eigenschappen kunnen hebben voor elektronische toepassingen, volgens de studie gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Grafeen is geprezen als een tweedimensionaal wondermateriaal voor elektronica, maar het ontbreken van een bandgap heeft de ontwikkeling ervan voor apparaten belemmerd. Als zodanig, een nauw verwant materiaal, zwarte fosfor, heeft intensieve onderzoeksaandacht gekregen omdat het een kleine bandafstand en een hoge mobiliteit van ladingsdragers heeft, en kan eenvoudig worden teruggebracht tot nanometerdiktes. De onderzoekers berekenden dat GeSe sterk analoog is aan zwarte fosfor en kan worden beschouwd als een pseudo-groep-V-element.

Onder extreme druk, zwarte fosfor wordt omgezet in een eenvoudige kubieke vorm, dus het team vroeg zich af of hetzelfde kon worden gedaan met GeSe en verwarmde de overvloedige alfa-GeSe-vorm van de verbinding tot 1200 ° C onder een druk van 6 GPa of 60, 000 keer atmosferische druk.

"Wat we ontdekten was niet alleen een nieuw soort GeSe - dat op zichzelf al onconventioneel is omdat je zelden nieuwe binaire verbindingen meer vindt - maar dat het deze ongewone 'boot'-conformatie heeft waar we versteld van stonden, " zei eerste auteur van de studie Fabian von Rohr, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Robert Cava, de Russell Wellman Moore hoogleraar scheikunde.

De zeldzame "boot"-vorm van beta-GeSe wordt waarschijnlijk gestabiliseerd door de iets kleinere afstand tussen de lagen, terwijl zwarte fosfor en alfa-GeSe bestaan ​​in standaard "stoel" conformaties. Het verschil in structuren geeft aanleiding tot de verschillende elektronische eigenschappen van de verbindingen. De onderzoekers ontdekten dat bèta-GeSe een bandgapgrootte heeft tussen die van zwarte fosfor en alfa-GeSe, die veelbelovend kunnen zijn voor toekomstige toepassingen. GeSe is ook een aantrekkelijk materiaal voor elektronica omdat het robuust is onder omgevingsomstandigheden, terwijl zwarte fosfor zowel op lucht als op water reageert.