Az utóbbi években sorra fedezik fel vagy állítják elő a különféle kétdimenziós kristályszerkezetű anyagokat a szakértők. A grafén, a bór-nitrid, a molibdén-diszulfid és társaik mind számos különleges tulajdonsággal rendelkeznek. Kis tömegükhöz képest általában rendkívül erős, ugyanakkor flexibilis matériákról van szó, amelyekre napjainkban óriási igény mutatkozik.
Az említett csoporthoz megkésve csatlakozotta fekete foszfor, amelyben a foszfor atomjai képeznek kétdimenziós rácsot. A tavalyi évben egy kutatócsoport ebből az anyagból hozott létre egy tranzisztort, amely meglepően jól teljesített a tesztek során. Az eredmény azt sugallta, hogy a foszforénnek is nevezett anyagnak nagy jövője lehet a nanoelektronikában, hiszen egy természetes félvezetőről van szó, vagyis szemben a grafénnal, amely egy kicsit túlságosan is jó vezető, a fekete foszfor ténylegesen a szilícium vetélytársa lehet.
Mint minden hasonló nanoanyag, a foszforén esetében is az okozza a legnagyobb problémát, hogy nagy mennyiségben nehéz előállítani. A kezdeti kísérletek során a beszédes nevű ragasztószalag-technikával hántották le a rétegeket a foszforkristályokról, ez azonban hosszabb távon nem jó megoldás. Damien Hanlon, a Trinity College Dublin munkatársa és kollégái azonban most azt állítják, hogy megoldották a problémát.
Az általuk kidolgozott módszerrelnagymennyiségű, változatos méretű foszforén lapok készíthetők. A fekete foszfor természetes formájában nagyon hasonlít a grafitra, vagyis ez is kisebb nagyobb atomi rétegek összevisszaságából épül fel. Hanlon és társai egy ilyen darabot helyeztek folyékony közegbe, majd akusztikus hullámokkal kezdték bombázni az anyagot, hogy darabjaira rázzák szét annak elemeit.
A hanghullámok néhány atomi vastagságú, szabályos rétegekre bontották szét a foszfordarabot, amelyek aztán centrifugálással méret szerint szétválogathatók voltak. Az eljárással tehát gyorsan lehet előállítani magas minőségű foszforén lapokat. A módszerrel egyetlen kisebb probléma akad, mégpedig az, hogy a foszforén vízzel vagy oxigénnel érintkezve szétesik, így olyan környezetben kell végrehajtani a gyártást, ahol ezektől elszigetelhető a folyamat. Ez azonban a kutatók elmondása szerint egy jól megválasztott „oldószer-köpennyel” megoldható. A kutatók saját kísérleteik során egy ciklohexil-pirrolidon (CHP) nevű anyagot használtak erre, amelyben a foszforén lapok meglepően hosszú életűnek bizonyultak.
Hanlon munkacsoportja az előállított foszforénnel különféle kísérleteket is végzett, és sok érdekességet derítettek ki az anyag tulajdonságaival kapcsolatban. Az újdonságok egyike, hogy a foszforén ereje duplájára, szakítószilárdsága hatszorosára nő, ha egy vékony PVC-filmre fektetik az atomi rétegeket. Érdekesen viselkedik az anyag optikailag is: a jelek szerint a foszforén annál több fényt nyel el, minél nagyobb a ráeső fénysugár intenzitása. Szintén kedvező tulajdonság, hogy vezetőképessége ammóniával szabályozható: a foszforén ellenállása a vizsgálatok alapján növekszik, ammóniával kerül kapcsolatba, feltehetően azért, mert ez utóbbi anyag elektronokat ad át a nanolapnak. Ebből persze az is következik, hogy a foszforén kiválóan használható ammóniadetektorként is, mondják a kutatók.
