Siliceen bestaat uit een enkele laag siliciumatomen. In tegenstelling tot het ultraplatte materiaal grafeen, die is gemaakt van koolstof, siliceen vertoont oppervlakte-onregelmatigheden die de elektronische eigenschappen ervan beïnvloeden. Nutsvoorzieningen, natuurkundigen van de Universiteit van Basel hebben deze gegolfde structuur nauwkeurig kunnen bepalen. Zoals ze rapporteren in het journaal PNAS , hun methode is ook geschikt voor het analyseren van andere tweedimensionale materialen.

Sinds de experimentele productie van grafeen, tweedimensionale materialen vormen de kern van materiaalonderzoek. gelijk aan koolstof, een enkele laag honingraatatomen kan worden gemaakt van silicium. Dit materiaal, bekend als siliceen, heeft een atomaire ruwheid, in tegenstelling tot grafeen, omdat sommige atomen zich op een hoger niveau bevinden dan andere.

Siliceen niet helemaal vlak

Nutsvoorzieningen, het onderzoeksteam, onder leiding van professor Ernst Meyer van de afdeling Natuurkunde en het Zwitserse Nanoscience Institute van de Universiteit van Basel, is erin geslaagd deze kleine hoogteverschillen kwantitatief weer te geven en de verschillende rangschikking van atomen te detecteren die in een bereik van minder dan één angstrom bewegen - dat wil zeggen, minder dan een 10 miljoenste van een millimeter.

"We gebruiken atoomkrachtmicroscopie bij lage temperatuur met een koolmonoxidepunt, " legt Dr. Rémy Pawlak uit, die een leidende rol speelden in de experimenten. Krachtspectroscopie maakt de kwantitatieve bepaling van krachten tussen het monster en de punt mogelijk. Dus, de hoogte ten opzichte van het oppervlak kan worden gedetecteerd en individuele atomen kunnen chemisch worden geïdentificeerd. De metingen laten een uitstekende overeenkomst zien met simulaties die zijn uitgevoerd door partners van het Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM).

Verschillende elektronische eigenschappen

Deze oneffenheid, bekend als knikken, beïnvloedt de elektronische eigenschappen van het materiaal. In tegenstelling tot grafeen, die bekend staat als een uitstekende dirigent, op een zilveren oppervlak gedraagt ​​siliceen zich meer als een halfgeleider. "In siliceen, de perfecte honingraatstructuur wordt verstoord. Dit hoeft niet per se een nadeel te zijn, omdat het zou kunnen leiden tot het ontstaan ​​van interessante kwantumverschijnselen, zoals het kwantum-spinhall-effect, ' zegt Meijer.

De door de onderzoekers in Bazel ontwikkelde methode biedt nieuwe inzichten in de wereld van tweedimensionale materialen en de relatie tussen structuur en elektronische eigenschappen.