Wetenschappers van Rice University en het Indian Institute of Science, Bangalore, hebben een methode ontdekt om atomair vlak gallium te maken dat veelbelovend is voor elektronica op nanoschaal.

Het Rice-lab van materiaalwetenschapper Pulickel Ajayan en collega's in India creëerden tweedimensionaal galleen, een dunne film van geleidend materiaal dat voor gallium is wat grafeen is voor koolstof.

Geëxtraheerd in een tweedimensionale vorm, het nieuwe materiaal lijkt affiniteit te hebben voor binding met halfgeleiders zoals silicium en zou een efficiënt metaalcontact kunnen maken in tweedimensionale elektronische apparaten, aldus de onderzoekers.

Het nieuwe materiaal werd geïntroduceerd in wetenschappelijke vooruitgang .

Gallium is een metaal met een laag smeltpunt; in tegenstelling tot grafeen en vele andere 2D-structuren, het kan nog niet worden gekweekt met dampfase-afzettingsmethoden. Bovendien, gallium heeft ook de neiging om snel te oxideren. En terwijl vroege monsters van grafeen met plakband uit grafiet werden verwijderd, de bindingen tussen galliumlagen zijn te sterk voor zo'n eenvoudige benadering.

Dus het Rice-team onder leiding van co-auteurs Vidya Kochat, een voormalig postdoctoraal onderzoeker bij Rice, en Atanu Samanta, een student aan het Indian Institute of Science, warmte gebruikt in plaats van geweld.

In plaats van een bottom-up benadering, de onderzoekers werkten zich een weg naar beneden van bulk gallium door het te verwarmen tot 29,7 graden Celsius (ongeveer 85 graden Fahrenheit), net onder het smeltpunt van het element. Dat was genoeg om gallium op een glasplaatje te druppelen. Terwijl een druppel een beetje afkoelde, de onderzoekers drukten er een plat stuk siliciumdioxide op om slechts een paar platte lagen galleen op te tillen.

Ze hebben met succes galleen geëxfolieerd op andere substraten, inclusief galliumnitride, galliumarsenide, siliconen en nikkel. Dat stelde hen in staat te bevestigen dat bepaalde galleen-substraatcombinaties verschillende elektronische eigenschappen hebben en te suggereren dat deze eigenschappen kunnen worden afgestemd op toepassingen.

"Het huidige werk maakt gebruik van de zwakke grensvlakken van vaste stoffen en vloeistoffen om dunne 2D-platen van gallium te scheiden, " zei Chandra Sekhar Tiwary, hoofdonderzoeker van het project dat hij bij Rice voltooide voordat hij assistent-professor werd aan het Indian Institute of Technology in Gandhinagar, Indië. "Dezelfde methode kan worden onderzocht voor andere metalen en verbindingen met lage smeltpunten."

De plasmonische en andere eigenschappen van Gallene worden onderzocht, volgens Ajayan. "Nabij 2-D metalen zijn moeilijk te extraheren, aangezien deze meestal zeer sterk zijn, niet-gelaagde structuren, dus galleen is een uitzondering die de behoefte aan metalen in de 2D-wereld zou kunnen overbruggen, " hij zei.