Tweedimensionale materialen gemaakt van Groep 14-elementen, neven van grafeen, hebben de afgelopen jaren enorme belangstelling getrokken vanwege hun unieke potentieel als bruikbare topologische isolatoren.

Vooral, de tot nu toe puur theoretische mogelijkheid van een op lood gebaseerd 2D-honingraatmateriaal, genaamd plumbene, heeft veel aandacht gegenereerd omdat het de grootste spin-baan interactie heeft, vanwege de orbitale elektronenstructuur van lood en daarom de grootste energiebandafstand, waardoor het mogelijk een robuuste 2D-topologische isolator wordt waarin het Quantum Spin Hall-effect zelfs boven kamertemperatuur kan optreden.

Om deze reden, het vinden van een betrouwbare en goedkope methode voor het synthetiseren van plumbene wordt beschouwd als een belangrijk doel van materiaalwetenschappelijk onderzoek.

Nutsvoorzieningen, Onderzoekers onder leiding van Nagoya University hebben plumbene gemaakt door een ultradunne loodfilm (Pb) op palladium Pd(111) te gloeien. Het resulterende oppervlaktemateriaal heeft de kenmerkende honingraatstructuur van een 2-D monolaag, zoals onthuld door scanning tunneling microscopie.

Verrassend genoeg, onder het loodrecht, er vormt zich een dunne film van een palladium-lood (Pd-Pb) legering met een bellenstructuur die doet denken aan een Weaire-Phelan-structuur (die de ruimte verdeelt in cellen van gelijk volume met het kleinste totale oppervlak van de wanden ertussen, het oplossen van het "Kelvin-probleem"). De Weaire-Phelan-structuur was de inspiratie voor het ontwerp van het Beijing National Aquatics Centre ("Water Cube") van de Olympische Spelen van 2008 in Peking.

Groepsleider professor Junji Yuhara herinnert zich gekscherend dat het geval van de Beijing Water Cube en de Weaire-Phelan-structuur niet de eerste keer is dat architecten en materiaalwetenschappers elkaar inspireren. "Architect Buckminster Fuller ontwierp de geodetische bol voor de World Expo 1967 in Montreal, en later de [koolstofvorm] Buckminster Fullerene, C60, is naar hem vernoemd."

Volgens professor Yuhara, "Zowel plumbene als de 'nano water cube' zijn een prachtige toevoeging aan de Nano Nature World. De gebouwen van de Olympische Spelen van Tokyo in 2020, de Olympische Spelen van 2024 in Parijs, Expo 2020 Dubai, Expo 2023 Buenos Aires, Expo 2025 Osaka, en ga zo maar door mogen ook weer in de schijnwerpers komen te staan ​​als toekomstige nieuwe materialen, " hij zegt.

"De komst van plumbene, " merkt professor Yuhara op, "Er is lang op gewacht, en komt na de creatie van siliceen in 2012, germaneen in 2014, en stanene in 2015. Het zal zeker een stormloop op toepassingen opleveren."