p O germânio pode não ser um nome familiar como o silício, seu companheiro de grupo na tabela periódica, mas tem grande potencial para uso em eletrônica de última geração e tecnologia de energia. p De particular interesse são as formas de germânio que podem ser sintetizadas no laboratório sob condições de pressão extrema. Contudo, uma das formas mais promissoras de germânio para aplicações práticas, chamado ST12, foi criado apenas em tamanhos de amostra minúsculos - muito pequenos para confirmar definitivamente suas propriedades.

p "As tentativas de determinar experimentalmente ou teoricamente as características do germânio ST12 produziram resultados extremamente variados, especialmente em termos de sua condutividade elétrica, "disse Zhisheng Zhao da Carnegie, o primeiro autor em um novo artigo sobre esta forma de germânio.

p A equipe de pesquisa do estudo, liderado por Timothy Strobel da Carnegie, foi capaz de criar ST12-germânio em um tamanho de amostra grande o suficiente para confirmar suas características e propriedades úteis. Seu trabalho é publicado por Nature Communications .

p "Este trabalho será de interesse para uma ampla gama de leitores no campo da ciência dos materiais, física, química, e engenharia, "explicou Haidong Zhang da Carnegie, o co-autor principal.

p O ST12-germânio tem uma estrutura tetragonal - o nome ST12 significa "tetragonal simples com 12 átomos". (Veja a ilustração). Foi criado colocando o germânio sob cerca de 138 vezes a pressão atmosférica normal (14 gigapascais) e depois descomprimindo-o lentamente em temperatura ambiente.

p As amostras milimétricas de ST12-germânio que a equipe criou eram grandes o suficiente para que pudessem ser estudadas usando uma variedade de técnicas espectroscópicas para confirmar suas características há muito debatidas.

p Como o mais comum, forma diamante-cúbica de germânio, eles descobriram que o ST12 é um semicondutor com o chamado gap indireto. Substâncias metálicas conduzem corrente elétrica facilmente, ao passo que os materiais isolantes não conduzem nenhuma corrente. Os materiais semicondutores exibem condutividade elétrica de faixa média. Quando materiais semicondutores são submetidos a uma entrada de uma energia específica, elétrons ligados podem ser movidos para energia mais alta, estados condutores. A energia específica necessária para fazer esse salto para o estado de condução é definida como "intervalo de banda". Embora os materiais de gap direto possam absorver e emitir luz com eficácia, materiais de gap indireto não podem.

p "Nossa equipe foi capaz de quantificar o gap óptico do ST12 - onde a energia da luz visível pode ser absorvida pelo material - bem como suas propriedades elétricas e térmicas, que ajudará a definir seu potencial para aplicações práticas, "Strobel disse." Nossas descobertas indicam que, devido ao tamanho de sua lacuna de banda, O ST12-germânio pode ser um material melhor para a detecção de infravermelho e tecnologia de imagem do que a forma cúbica de diamante do elemento que já está sendo usado para esses fins. "