Obgleich weit bekannt und aus vielerlei Fachgebieten heraus untersucht, sei die Beschaffenheit der Oberfläche von Glimmer noch nie auf atomarer Ebene untersucht worden, hieß es seitens der Technischen Universität (TU) Wien. Ebenda wurden solche Analysen kürzlich durchgeführt. Über die Erkenntnisse berichtet das Team nun im Fachjournal „Nature Communications“.
Für die Oberflächenphysiker ist das Mineral aufgrund seines Schichtaufbaus interessant, dadurch ist Glimmer ein natürlich vorkommendes 2D-Material. Der bekannteste Vertreter dieser zweidimensionalen Materialien ist Graphen mit seinem regelmäßigen, nur eine Atomschicht dünnen Aufbau aus Kohlenstoffatomen. Aufgrund ihrer oft einzigartigen Eigenschaften sind 2D-Materialien vielversprechende Kandidaten für neuartige elektronische Bauteile.
Schichten wie ein Sandwich
Beim Glimmer handelt es sich um ein Sandwich, in dem sich neben Sauerstoff und Silizium oft auch Kalium oder Aluminium findet. Durch die Schichten erhält das Gestein auch seinen Glanz. Das Wiener Forschungsteam um die Studienerstautorin Giada Franceschi und Ulrike Diebold konnten nun die Oberfläche des Minerals mit einem Rasterkraftmikroskop im Ultrahochvakuum untersuchen. Dadurch vermied man, dass sich Fremdatome dort anlagerten.
„Dabei konnten wir uns ansehen, wie die Kalium-Ionen auf der Oberfläche verteilt sind. Auch Einblicke in die Positionen der Aluminium-Ionen, die darunter liegen, konnten wir gewinnen – das ist eine experimentell besonders schwierige Aufgabe“, so Franceschi. Es wurde klar, dass sich die Kalium-Ionen in Mustern und nicht wie vermutet chaotisch anordnen. Dadurch würde der nicht-stromleitende Glimmer zum Isolator-Kandidaten in zukünftigen zweidimensionalen Schaltungen.