ژرمانن

بندانگشتی|(a) تصویر STM از ژرمانن. (b) پروفیل (خط سیاه در (a)) که ارتفاع پله‌ای حدود 3.2 آنگستروم را نشان می‌دهد. (c) تصویر STM با وضوح بالا (که توسط رانش نمونه تحریف شده است). (d) پروفیل‌هایی در امتداد خطوط پیوسته و خط‌چین سفید در (c) که جدایی حدود 9 تا 10 آنگستروم را بین برآمدگی‌هایی با ارتفاع حدود 0.2 آنگستروم نشان می‌دهد. (e) الگوی پراش الکترون . (f) مدل ژرمانن روی Au(111).
ژرمانن ماده‌ای است که از یک لایه اتم‌های ژرمانیوم تشکیل شده است. این ماده در فرآیندی مشابه سیلیسن و گرافن تولید می‌شود که در آن از خلاء بالا و دمای بالا برای رسوب لایه‌ای از اتم‌های ژرمانیوم روی یک زیرلایه استفاده می‌شود.    لایه‌های نازک با کیفیت بالای ژرمانن، ساختارهای دوبعدی غیرمعمولی با خواص الکترونیکی بدیع و مناسب برای کاربردهای دستگاه‌های نیمه‌هادی و تحقیقات علم مواد را نشان داده‌اند.
بندانگشتی|نمایی از عنصر ژرمانیوم

ژرمانن ماده‌ای منحصر به فرد است که در طبیعت وجود ندارد. با این حال، با توجه به امکان ادغام آسان‌تر آن در فناوری نانو سیلیکون نسبت به گرافن، توسعه روش‌های مصنوعی برای تشکیل آن مورد توجه است. نسخه سیلیکونی گرافن، سیلیسن، عموماً در خارج از خلاء ناپایدار است، این درحالی است که رسوب ژرمانن روی سطوح فلزی در خلاء قبلاً گزارش شده است.

ژرمانن های سنتز شده آزمایشگاهی یک ساختار لانه زنبوری را نمایش دهند. این ساختار لانه زنبوری از دو زیر شبکه هگزاگونال تشکیل شده است که به طور عمودی با 0.2A از یکدیگر جابجا می شوند.
## آماده‌سازی و ساختار
در سپتامبر 2014، جی. لی لی و دیگران رسوب یک لایه نازک چند فازی دو بعدی، منظم و با ضخامت تک اتم را با استفاده از اپیتاکسی پرتو مولکولی بر روی سطح طلا در یک شبکه کریستالی با شاخص‌های میلر گزارش کردند (111). این ساختار با میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) تأیید شد و یک ساختار لانه زنبوری تقریباً مسطح را نشان داد. بندانگشتی|ساختار کریستالی ایده‌آل گرافن، یک شبکه شش ضلعی است.

تأیید بیشتر با اندازه‌گیری طیف‌سنجی و محاسبات نظریه تابعی چگالی به دست آمد. توسعه لایه‌های نازک تک اتمی با کیفیت بالا و تقریباً مسطح، گمانه‌زنی‌هایی را ایجاد کرد مبنی بر اینکه ژرمانن ممکن است جایگزین گرافن شود، اگر صرفاً جایگزینی برای خواص جدید نانومواد مرتبط اضافه نکند.  

بامپولیس و دیگران  تشکیل ژرمانن را در خارجی‌ترین لایه نانوبلورهای Ge2Pt گزارش کرده‌اند. تصاویر STM با تفکیک اتمی از ژرمانن روی نانوبلورهای Ge2Pt ، یک ساختار لانه زنبوری خمیده را نشان می‌دهد. این شبکه لانه زنبوری از دو زیرشبکه شش ضلعی تشکیل شده است که نسبت به یکدیگر 0.2 آنگستروم در جهت عمودی جابجا شده‌اند. فاصله نزدیکترین همسایه 2.5±0.1 آنگستروم بدست آمد که تطابق نزدیکی با فاصله Ge-Ge در ژرمانن دارد.

بر اساس مشاهدات STM و محاسبات نظریه تابعی چگالی، تشکیل شکلی ظاهراً تحریف‌شده‌تر از ژرمانن روی پلاتین گزارش شده است. رشد اپیتاکسیال بلورهای ژرمانن روی GaAs (0001) نیز نشان داده شده است و محاسبات نشان می‌دهد که حداقل برهمکنش‌ها باید امکان حذف آسان ژرمانن از این زیرلایه را فراهم کند. 

ساختار ژرمانن به عنوان "یک نانوصفحه خمیده دوبعدی شبیه گرافن گروه IV" توصیف می‌شود. جذب ژرمانیوم اضافی روی صفحه گرافن مانند منجر به تشکیل واحدهای " دمبلی " می‌شود که هر کدام دارای دو اتم ژرمانیوم خارج از صفحه هستند که هر کدام در دو طرف صفحه قرار دارند. دمبل‌ها یکدیگر را جذب می‌کنند. تکرار دوره‌ای آرایش ساختارهای دمبلی ممکن است منجر به فازهای پایدار اضافی ژرمانن با خواص الکترونیکی و مغناطیسی تغییر یافته شود. 

در اکتبر ۲۰۱۸، جونجی یوهارا و دیگران گزارش دادند که ژرمانن به راحتی با روش جداسازی، با استفاده از یک لایه نازک نقره بدون پوشش روی یک زیرلایه ژرمانیوم تهیه می‌شود و رشد اپیتاکسیال آن در محل حاصل می‌شود.  رشد ژرمانن، مشابه گرافن و سیلیسن، با روش جداسازی، از نظر فنی برای سنتز آسان و انتقال این ماده الکترونیکی دوبعدی بسیار امیدوارکننده بسیار مهم تلقی می‌شود.

## سنتز
**روش تولید ژرمانن روی زیرلایه‌ی طلا در محیط‌های محلول در آب**

رسوبات اولیه ژرمانیم در نزدیکی منفی چهارصد میلی‌ولت منجر به تشکیل کسری از ژرمانن شد. در زمان‌های طولانی‌تر در منفی چهارصد میلی‌ولت، نوارهایی از ژرمانن در نزدیکی لبه‌های پله و نقص‌های سطح Au(111) مشاهده شد. در پتانسیل‌های منفی‌تر، مانند منفی شش‌صد یا منفی هفت‌صد میلی‌ولت، بی‌نظمی گسترده ساختار شش‌ضلعی مشاهده شد که با ورود ژرمانیوم به سطح طلا مرتبط بود. در زیر منفی هفت‌صد میلی‌ولت، دامنه‌های ژرمانن بین تکه‌های شش‌ضعلی شروع به تشکیل کردند. این دامنه‌ها با گذشت زمان رشد کردند و به آرامی ساختار شش‌ضلعی را با ژرمانن جایگزین کردند. در همان زمان، جزایر کوچک طلا ظاهر شدند که احتمالاً نتیجه آزاد شدن اتم‌های طلا با از دست دادن ساختار خود بود. نتیجه‌ی این کار  تشکیل لایه‌ای از ژرمانن روی سطح بود که به دنبال آن رشد تعداد زیادی از جزایر کوچک ژرمانن، همزمان با تشکیل لایه دوم ژرمانن، رخ داد.

## خواص
خواص الکترونیکی و نوری ژرمانن از محاسبات نظری  و خواص ساختاری و الکترونیکی از اصول اولیه تعیین شده‌اند.  این خواص، این ماده را برای استفاده در کانال یک ترانزیستور اثر میدانی با کارایی بالا مناسب می‌سازد و بحث‌هایی را در مورد استفاده از تک لایه‌های عنصری در سایر دستگاه‌های الکترونیکی ایجاد کرده است. خواص الکترونیکی ژرمانن غیرمعمول است و فرصتی نادر برای آزمایش خواص فرمیون‌های دیراک فراهم می‌کند.  ژرمانن هیچ شکاف نواری ندارد، اما اتصال یک اتم هیدروژن به هر اتم ژرمانیوم، یک شکاف نواری ایجاد می‌کند. این خواص غیرمعمول عموماً توسط گرافن ، سیلیسن ، ژرمانن، استانن و پلامبن به اشتراک گذاشته می‌شوند. 

جایگزینی متوالی C با Ge در بنزن نیز منجر به افزایش کمانش با حداکثر فاصله کمانش (d = 0.61 Å) در Ge6H6 می‌شود. منشأ چنین کمانشی که منجر به کاهش تقارن (D6h → D3d) می‌شود، به اعوجاج شبه یان-تلر (PJT) در امتداد مد نرمال b₂g مربوط می‌شود که از اختلاط حالت پایه غیرمنحط (A1g) با حالت برانگیخته کم ارتفاع (Δο = 4.36 eV) تقارن B2g ناشی می‌شود. خمیدگی همچنین منجر به افزایش واکنش‌پذیری شیمیایی ژرمانن نسبت به هیدروژن برای تشکیل ژرمانان می‌شود. 
## منابع


*با ژرمانِن، پسرعموی جذاب گرافن، آشنا شوید
* دانشمندان از زیرلایه طلا برای رشد ژرمانن، پسرعموی گرافن، استفاده می‌کنند
* دانشمندان موسسه علم مواد در مولوز (CNRS/دانشگاه هاوت آلزاس) وجود یک کریستال دوبعدی (2D) جدید به نام ژرمانن را تأیید کرده‌اند.
* شجره‌نامه گرافن؟ ژرمانن پدیدار می‌شود

رده:ترکیب‌های ژرمانیم
رده:ژرمانیم