Den todimensionale udgave af kulstof kaldet grafen er et topprioriteret forskningsområde på mange universiteter. Nu er endnu et nyt todimensionalt materiale, silicen, klar til at tage kampen op med grafen, hvis opdagelse blev hædret med nobelprisen i 2010.

En europæisk forskergruppe anført af Patrick Vogt fra Université d'Aix-Marseille og Paolla De Padova fra CNR-ISM i Rom beskriver i en ny artikel i Physical Review Letter, at de som de første uomtvisteligt har fremstillet den todimensionale udgave af silicium, som har haft teoretikernes interesse siden 1994, og som flere forskningsgrupper de senere år har søgt at fremstille. Materialet fik sit navn så sent som i 2007.

En anden franskdomineret forskningsgruppe hævdede i en artikel i Applied Physics Letters i 2010, at de havde fremstillet silicen, men de kunne kun underbygge deres påstand med observationer med scanning tunneling mikroskoper (STM), og der er siden rejst tvivl om disse observationer.

»Det er svært at konkludere noget alene ud fra STM-billeder,« siger Patrick Vogt fra Université d'Aix-Marseille til Chemistry World, der udgives af Royal Society of Chemistry.

Silicen findes ikke naturligt

Sammen med Paolla De Padova fra CNR-ISM i Rom og syv andre forskere beskriver han i den nye artikel, hvordan de har fremstillet et enkelt atomlag af silicium-atomer på et sølvsubstrat.

Forskerne analyserede de optiske, kemiske og elektroniske egenskaber og kunne heraf konkludere, at silicen var fremstillet.

Vogt og De Padova gør i artiklen opmærksom på, at silicen kan have interessante anvendelser, da dets egenskaber på visse områder adskiller sig signifikant fra grafens egenskaber, mens det på andre områder opfører sig nogenlunde på samme vis.

Desuden skriver de, at det er lettere at integrere silicen and grafen med silicium-baserede elektroniske komponenter.

Michel Houssa fra Katholieke Universiteit Leuven i Belgien er enig i, at Vogt og De Padova som de første med sikkerhed har fremstillet silicen.
Han siger til New Scientist, at det vil være vigtigt at kunne fremstille materialet på en isolerende overflade, så man bedre kan studere de elektriske egenskaber og derved finde frem til, hvordan de kan udnyttes i elektroniske komponenter.

Grafen-eksperten lektor Peter Bøggild fra DTU, der blogger om nanoteknologi på ing.dk, er enig i, at silicen er et interessant materiale, men han understreger, at materialet er meget ustabilt, og det er forklaringen på, at det i modsætning til grafen ikke findes naturligt.

»Silicium bryder sig ikke om at eksistere i en flad struktur. Kulstof er derimod en 'multikunstner', som findes naturligt i en lang række stabile konfigurationer - herunder også som grafen,« siger Peter Bøggild.

Det betyder, at det er forholdsvis let at producere grafen. Nobelprismodtagerne Andre Geim og Konstantin Novoselov fra University of Manchester i England kunne i 2004 'fremstille' det ved simpelthen at tage et stykke tape, lægge det over et stykke grafit og derved rive et grafen-lag af.

Er germanicen næst i rækken?

Selvom Vogt i artiklen skriver, at silicen har interessante perspektiver, erklærer han til Chemistry World, at han er enig i, at det endnu er for tidligt at sige, hvor interessant silicen vil være i forhold til grafen.

Han forklarer desuden, at der også findes andre muligheder, der er værd at forfølge - ikke mindst en todimensional udgave af germanium, germanicen.

Peter Bøggild nævner bor-nitrid (BN) og molybdændisulfid (MoS2) som to andre todimensionale materialer, der kan have interessante anvendelser.

Dokumentation

Silicene grown for (probably) the first time
Silicene: Compelling Experimental Evidence for Graphenelike Two-Dimensional Silicon