新材料为更高效的电子产品铺平了道路

特温特大学的研究人员证明，锗烯是一种由锗原子制成的二维材料，具有拓扑绝缘体的特性。它是第一个由单一元素组成的二维拓扑绝缘体。它还具有在“开”和“关”状态之间切换的独特能力，可与晶体管相媲美。这可能会导致更节能的电子产品。

拓扑绝缘体是一种材料，具有内部绝缘而边缘导电的独特特性。导电边缘允许电流在没有能量损失的情况下流动。“目前，电子设备会以热量的形式损失大量能量，因为材料中的缺陷会增加电阻。结果，你的手机会变得很热，”UT研究员PantelisBampoulis解释道。

普通材料允许缺陷处散射，而在二维拓扑绝缘体的边缘，由于独特的拓扑保护机制，电子在缺陷处的散射是被禁止的。因此，二维拓扑绝缘体中的电流在不耗散能量的情况下流动。这使得它们比目前的电子材料更节能。

Germanene就是这样一种二维拓扑绝缘体。“目前的拓扑绝缘体由来自不同类型元素的复杂结构组成。锗烯的独特之处在于它仅由单一元素制成，”Bampoulis解释道。为了创造这种令人兴奋的材料，研究人员将锗与铂熔化在一起。当混合物冷却下来时，一层微小的锗原子排列成锗-铂合金顶部的蜂窝状晶格。这种二维原子层称为锗烯。

研究人员还发现，可以通过施加电场来“关闭”材料的导电特性。此属性对于拓扑绝缘体是独一无二的。“在‘​​开’和‘关’状态之间切换的可能性为锗烯增加了一个令人兴奋的应用案例，”Bampoulis说。它为设计拓扑场效应晶体管铺平了道路。这些晶体管可以取代电子设备中的传统晶体管。导致电子产品不再发热。