單元素二維拓撲絕緣體鍺烯面世

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荷蘭科學家研制出了首個由單元素組成的二維(2D)拓撲絕緣體鍺烯，其僅由鍺原子組成，還具有在“開”和“關(guān)”狀態(tài)之間切換的獨特能力，這一點類似晶體管，有望催生更節(jié)能的電子產(chǎn)品。相關(guān)研究刊發(fā)于最新一期《物理評論快報》雜志。

實驗示意圖

圖片來源：《物理評論快報》雜志

為制造這種令人興奮的材料，研究人員將鍺和鉑熔化在一起，當混合物冷卻時，鍺鉑合金頂部的一薄層鍺原子排列成蜂窩狀晶格，這個二維原子層被稱為鍺烯(Germanene)。

研究負責人、特溫特大學的潘特利斯·巴姆普里斯解釋說，目前電子設(shè)備會以熱量的形式損失大量能量，因為材料中的缺陷會增加電阻，導(dǎo)致手機變得非常熱。拓撲絕緣體是一種內(nèi)部具有絕緣性，而邊緣導(dǎo)電的獨特材料，導(dǎo)電邊緣允許電流在沒有能量損失的情況下流動，這使它們比目前的電子材料更節(jié)能。

鍺烯就是這樣一種2D拓撲絕緣體。巴姆普里斯指出，目前的拓撲絕緣體由不同種類的元素以復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組成，鍺烯的獨特之處在于它由單一元素鍺制成。而且，通過施加電場可以“關(guān)閉”材料的導(dǎo)電特性，只有拓撲絕緣體才擁有這一性質(zhì)。

研究團隊表示，能夠在“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)之間切換，為利用鍺烯設(shè)計出拓撲型場效應(yīng)晶體管鋪平了道路。這些晶體管可以取代電子設(shè)備中的傳統(tǒng)晶體管，使電子設(shè)備不再發(fā)熱。

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