Fosforen

Fosforen – alotropowa odmiana fosforu, nanomateriał o płaskiej strukturze, analogicznej do grafenu, silicenu i germanenu. Atomy czarnego fosforu w rombowym układzie krystalograficznym tworzą jednoatomowej grubości warstwę (w przeciwieństwie do grafenu pofałdowaną). W sieci krystalicznej atomy połączone są w sześciokąty na podobieństwo plastra miodu, gdzie każdy atom fosforu ma trzy wiązania z sąsiednimi atomami. Ze względu na swoją minimalną grubość fosforen jest uważany za strukturę dwuwymiarową. Niezmiernie małej grubości materiał wykazuje właściwości półprzewodnikowe i jest przedmiotem zainteresowania nauki jako mogący znaleźć rozliczne zastosowania w elektronice i przemyśle.

Właściwości fizyczne

Fosforen ma metaliczny połysk i właściwości półprzewodnikowe, gdyż w przeciwieństwie do grafenu, ma niezerową przerwę energetyczną. Służyć może m.in. do wytwarzania cienkich, a przy tym elastycznych układów elektronicznych, które mogą być łatwiej chłodzone niż obecne, wykonywane z krzemu. Na świecie są już prowadzone eksperymenty z takimi układami. Na Politechnice Gdańskiej badane są interakcje fosforenu z materiałami biologicznymi. Jednym z potencjalnych zastosowań jest użycie fosforenu w miniaturowych biosensorach, które mogą znaleźć szerokie zastosowania w biotechnologii i medycynie.

Historia

Fosfor pierwiastkowy odkrył w 1669 Hennig Brand.
W latach 60. XX w. dokonano syntezy czarnego fosforu.
W 2014 kilka zespołów naukowców uzyskało monoatomowe warstwy czarnego fosforu, powodując zainteresowanie świata nauki ich właściwościami. Płatki fosforenu zostały wyizolowane za pomocą taśmy klejącej, techniką analogiczną jak zastosowana przez pionierów, którzy w ten sposób uzyskali grafen w 2004.

Przypisy

↑ Takeda, Kyozaburo, Shiraishi, Kenji. Theoretical possibility of stage corrugation in Si and Ge analogs of graphite. „Physical Review B”. 50 (20), s. 14916-14922, 1994. DOI: 10.1103/PhysRevB.50.14916.
1 2 Elemental phosphorus. W: A.D.F. Toy: The Chemistry of Phosphorus. Pergamon, 1973, s. 396–399, seria: Pergamon Texts in Inorganic Chemistry. ISBN 978-0-08-018780-8.
1 2 Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 644. ISBN 83-01-13654-5.
↑ Xia, Fengnian, Wang, Han, Jia, Yichen. Rediscovering black phosphorus as an anisotropic layered material for optoelectronics and electronics. „Nat Commun”. 5, 2014. DOI: 10.1038/ncomms5458. (ang.).
↑ M. Ezawa. Topological origin of quasi-flat edge band in phosphorene. „New Journal of Physics”, s. 115004, 2014. DOI: 10.1088/1367-2630/16/11/115004. [dostęp 2017-05-09]. (ang.).
↑ T. Saito: Inorganic Chemistry. Kanagawa University, 2004, s. 65.
↑ Fosforen – następca grafenu? Nowy materiał elektroniczny pod lupą naszych naukowców. PG. [dostęp 2017-04-23].
↑ Douglas Warschauer. Electrical and Optical Properties of Crystalline Black Phosphorus. „Journal of Applied Physics”, s. 1853–1860, 1963. DOI: 10.1063/1.1729699.
↑ Andres Castellanos-Gomez i inni. Isolation and characterization of few-layer black phosphorus. „2D Materials”, 09-2014. DOI: 10.1088/2053-1583/1/2/025001. [dostęp 2017-04-23].
↑ Fosforen, materiał, który ekscytuje naukowców. Materiały Inżynierskie. [dostęp 2017-04-23].

Linki zewnętrzne

[Takeda-1] Takeda, Kyozaburo, Shiraishi, Kenji. Theoretical possibility of stage corrugation in Si and Ge analogs of graphite. „Physical Review B”. 50 (20), s. 14916-14922, 1994. DOI: 10.1103/PhysRevB.50.14916.

[Toy-2] 1 2 Elemental phosphorus. W: A.D.F. Toy: The Chemistry of Phosphorus. Pergamon, 1973, s. 396–399, seria: Pergamon Texts in Inorganic Chemistry. ISBN 978-0-08-018780-8.

[Bielanski_2002-3] 1 2 Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 644. ISBN 83-01-13654-5.

[Xia-4] Xia, Fengnian, Wang, Han, Jia, Yichen. Rediscovering black phosphorus as an anisotropic layered material for optoelectronics and electronics. „Nat Commun”. 5, 2014. DOI: 10.1038/ncomms5458. (ang.).

[5] M. Ezawa. Topological origin of quasi-flat edge band in phosphorene. „New Journal of Physics”, s. 115004, 2014. DOI: 10.1088/1367-2630/16/11/115004. [dostęp 2017-05-09]. (ang.).

[6] T. Saito: Inorganic Chemistry. Kanagawa University, 2004, s. 65.

[Robert_Bogdanowicz-7] Fosforen – następca grafenu? Nowy materiał elektroniczny pod lupą naszych naukowców. PG. [dostęp 2017-04-23].

[8] Douglas Warschauer. Electrical and Optical Properties of Crystalline Black Phosphorus. „Journal of Applied Physics”, s. 1853–1860, 1963. DOI: 10.1063/1.1729699.

[9] Andres Castellanos-Gomez i inni. Isolation and characterization of few-layer black phosphorus. „2D Materials”, 09-2014. DOI: 10.1088/2053-1583/1/2/025001. [dostęp 2017-04-23].

[Materiały_Inżynierskie-10] Fosforen, materiał, który ekscytuje naukowców. Materiały Inżynierskie. [dostęp 2017-04-23].