ホスホランの結晶構造（クレジット： Han Liu et al。 ）
今年の1月には、 アメリカと中国の2つの独立したグループの作品が一度に公開され、リンの取得が大幅に進歩しました。 フォスフォレンは、いわゆる黒リン（グラフェンが得られるグラファイトに似た層状材料）から得られます。 黒リンは1960年代から知られていますが、2013年に初めて黒リンを分離する試みが始まりました。 問題の作品では、黒リンは2〜3原子層の厚さに精製されました。 興味深いことに、2004年の最初のグラフェン生産と同様に、一般的な粘着テープを使用して余分な層を除去しました。
黒リンの出現（クレジット：セオドア・W・グレイ）
さまざまな物質の原子の単層からなる新しい材料の受け取りは、近年、材料科学の注目すべき分野の1つになっています。 科学者は、この傾向を「ポストグラフェン時代」と呼んでさえいました。
炭素原子の単層であるグラフェンには、電子デバイスでの使用にほぼ理想的な独自の特性があります。 特に、グラフェンは非常に高い電子移動度を持ちます。つまり、熱だけでなく電気もうまく伝導します。 問題は、グラフェンにはいわゆる禁制帯が存在しないことです。禁制帯とは、電子が持つことが禁じられているエネルギーの間隔です。 このようなゾーンの存在は非常に望ましいものです。なぜなら、それは現代のすべての半導体エレクトロニクスの基盤であり、ダイオードやトランジスタなどの重要な要素を作成できるからです。
そのため、電子移動度の高い物質を積極的に検索すると同時に、禁止帯の存在を検索しています。 グラフェンの高い電気伝導率は、その2次元の平坦な構造に大きく関連しているため、2次元ネットワークを形成できる物質の中から新しい材料も求められています。 2013年7月に、数値モデリングにより、このような材料の候補が92個見つかりましたが、実験の準備には多くの困難が伴うことが判明しました。
グラフェンと同様に、リンは六角形で構成されていますが、完全に平らではありません。一部の原子は平面よりわずかに高く、他の原子はわずかに低くなっています。 ただし、これはグラフェンと比較して電子をわずかに遅くします。 同時に、リンには禁制帯があり、場合によっては異なる条件下で電流を流すことができます。
リンの結晶構造の別の図（クレジット： Likai Li et al。 ）
1層の厚さに到達すること、つまり純粋なリンを得ることが不可能であるという事実にもかかわらず、科学者は楽観主義に満ちています。 たとえば、得られたサンプルでさえ、電子速度が「ポストグラフト」の別の候補である硫黄とモリブデン原子からなる二硫化モリブデンに匹敵することが示されました。 さらに、2つの物質ではなく、1つの物質（リン）のみの原子がリン構造に存在するため、製造の容易さの観点から、この新しい材料はより魅力的になります。
フォスフォレンはグラフェンの唯一のアナログではなく、1種類の原子で構成されています。 以前は、単原子シリコン層（シリセン）およびゲルマニウム（ゲルマネン）を取得できました。 これらの材料はどちらもリンよりも高い導電率を持っていますが、グラフェンと同様に禁制帯はありません。 理論的には、スタンはより興味深い候補です。高電子移動度と禁制帯の両方を備えた単原子スズ層ですが、2013年にのみ予測され、これまでのところ誰にも受け入れられていません。
議論されたすべての材料に共通する問題は、その不安定性です。 空気中で、それらは活発に酸化され始め、急速に破壊されます。 2012年にシリセンを安定化するための特殊な手法では、実際のデバイスでのこの材料の使用がまだ許可されていません。 フォスフォレンは競合他社よりも安定している必要がありますが、その製造はより複雑です。高純度のリンを黒色に変更するには、大きな圧力下に置く必要があります。 レイヤーをさらに削除するプロセスもまだ最適化されていません。
いずれにせよ、禁制帯を備えた2次元材料を入手する可能性は、この分野での研究を継続するのに十分魅力的であり、潜在的な商業的成功は時間費用をカバーすることを約束します。
Nature Newsのテキスト資料を準備する際に使用されました 。