研究团队成功合成二维材料锗烯 可以促进光学发展

艾克斯-马赛大学等一个欧洲联合研究团队成功合成石墨烯的又一“表亲”，即二维材料锗烯(germanene)。该材料是由单层锗原子构成，或具备表现出色的电学和光学性质，未来有可能被广泛集成在各种电子设备。这项研究成果刊登在9月10日的《新物理学杂志》上。

这种二维材料最早于2009年被提出，但截至目前，研究人员仍然难以将其实现。而自那时起，石墨烯已被进一步开发，其他的二维材料如硅烯(silicene)已经合成出。

据物理学家组织网9月10日报道，用于合成这种材料的方法类似于硅烯，在超高真空里，单个锗原子在高温下沉积成一层基底。研究人员已经将该材料合成到铂金基板上。

研究人员说：“根据以前合成硅烯的路径，我们很自然的试图以同样的方法合成这种新材料，通过沉积锗到银基。但这种尝试失败了，因此决定切换采用铂金基底，于是铂金生长到锗基板上。这将是值得尝试的另一种方式。”

将锗原子沉积于铂金基底后，研究人员通过光谱测量和密度泛函理论(DFT)计算，检测该材料的电子结构，实际上能够确认其是锗烯。并且，采用隧穿显微镜扫描该材料，揭示出其2D材料的特性蜂窝结构。

研究人员认为，这种材料有可能生长于柔性的黄金薄膜基板上，无疑这将比铂金材料更便宜，以允许其大规模合成生长。此外，其独特的性质可能使之成为坚固的二维拓扑绝缘体，特别是在室温下，这将开启使用该材料进行量子计算的可能性。

据了解，锗是一种重要的半导体材料，用于制造晶体管及各种电子装置。主要的终端应用为光纤系统与红外线光学(infrared optics)，也用于聚合反应的催化剂，电子用途与太阳能电力等。据《2013-2017年中国锗行业市场调研与投资预测分析报告》数据显示，2013年来光纤通信行业的发展、红外光学在军用、民用领域的应用不断扩大。锗在红外光学领域的年需求量占锗消费量的20-30%，锗红外光学器件主要作为红外光学系统中的透镜、棱镜、窗口、滤光片等的光学材料。