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Materialwissenschaft: Zweidimensionale Revolution

Forscher entdecken immer mehr Stoffe, die nur eine einzige Atomlage dick sind – und oft un­gewöhnliche Merkmale aufweisen. ­Zudem kann man diese Schichten übereinanderlegen. ­Dadurch entstehen ultradünne Strukturen mit spannenden neuen Eigenschaften.
Graphengitter

Die Aufregung unter Wissenschaftlern war groß, als es den Physikern André K. Geim und Konstantin Novoselov an der University of Manchester 2004 erstmals gelang, mit einer Klebefolie einzelne Graphitschichten zu isolieren. Das war die Geburtsstunde von Graphen, dem ersten zweidimensionalen Material. Zwar hatten theoretische Physiker schon lange spekuliert, dass es solche Strukturen geben könnte, doch niemand hätte gedacht, dass sie sich so einfach herstellen lassen. Die ungewöhnlichen Eigenschaften von Graphen brachten Forscher ins Schwärmen: flexibel, leicht und zugleich erstaunlich widerstandsfähig, entpuppte sich der Stoff außerdem als hervorragender Wärme- und Stromleiter. Innerhalb der nächsten Jahre explodierte die Anzahl der Veröffentlichungen zu diesem Thema. 

Tatsächlich sind die einzigartigen Merkmale von Graphen vor allem auf seinen zweidimensionalen Charakter zurückzuführen. Und wie Wissenschaftler schnell feststellten, gibt es eine ganze Reihe weiterer zweidimensionaler Materialien, die sich als mindestens genauso interessant erweisen …

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  • Quellen

Balendhran, S. et al.: Elemental analogues of Graphene: Silicene, Germanene, Stanene, and Phosphorene. Nano micro small 11, 2015

Lukacevic, I. et al.: Prospects for experimental realization of two-dimensional aluminium allotropes. Journal of Materials Chemistry C 9, 2019

Novoselov, K. S. et al.: 2D materials and van der Waals heterostructures. Science 353, 2016

Topp, G. E. et al.: Topological floquet engineering of twisted bilayer graphene. ArXiv 1906.12135, 2019

Zhang, Y. et al.: Emergent elemental two-dimensional materials beyond graphene. Journal of Physics D: Applied Physics 50, 2017

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