El germanio puede no ser un nombre familiar como el silicio, su compañero de grupo en la tabla periódica, pero tiene un gran potencial para su uso en electrónica y tecnología energética de próxima generación.

De particular interés son las formas de germanio que se pueden sintetizar en el laboratorio en condiciones de presión extrema. Sin embargo, una de las formas más prometedoras de germanio para aplicaciones prácticas, llamado ST12, sólo se ha creado en tamaños de muestra diminutos, demasiado pequeños para confirmar definitivamente sus propiedades.

"Los intentos de precisar experimental o teóricamente las características del germanio ST12 produjeron resultados extremadamente variados, especialmente en términos de su conductividad eléctrica, "dijo Zhisheng Zhao de Carnegie, el primer autor de un nuevo artículo sobre esta forma de germanio.

El equipo de investigación del estudio, dirigido por Timothy Strobel de Carnegie, fue capaz de crear ST12-germanio en un tamaño de muestra suficientemente grande para confirmar sus características y propiedades útiles. Su trabajo es publicado por Comunicaciones de la naturaleza .

"Este trabajo será de interés para una amplia gama de lectores en el campo de la ciencia de los materiales, física, química, e ingeniería, "explicó Haidong Zhang de Carnegie, el coautor principal.

ST12-germanio tiene una estructura tetragonal; el nombre ST12 significa "tetragonal simple con 12 átomos". (Ver ilustración) Fue creado poniendo germanio bajo aproximadamente 138 veces la presión atmosférica normal (14 gigapascales) y luego descomprimiéndolo lentamente a temperatura ambiente.

Las muestras de tamaño milimétrico de ST12-germanio que creó el equipo eran lo suficientemente grandes como para poder estudiarlas utilizando una variedad de técnicas espectroscópicas para confirmar sus características, debatidas durante mucho tiempo.

Como el más común, forma cúbica de diamante de germanio, encontraron que ST12 es un semiconductor con un llamado intervalo de banda indirecto. Las sustancias metálicas conducen la corriente eléctrica fácilmente, mientras que los materiales aislantes no conducen ninguna corriente. Los materiales semiconductores exhiben una conductividad eléctrica de rango medio. Cuando los materiales semiconductores se someten a una entrada de una energía específica, los electrones ligados se pueden mover a energía superior, estados conductores. La energía específica requerida para hacer este salto al estado de conducción se define como "banda prohibida". Si bien los materiales de banda prohibida directa pueden absorber y emitir luz de manera efectiva, los materiales de banda prohibida indirecta no pueden.

"Nuestro equipo pudo cuantificar la banda prohibida óptica de ST12, donde la energía de la luz visible puede ser absorbida por el material, así como sus propiedades eléctricas y térmicas, que ayudará a definir su potencial para aplicaciones prácticas, ", Dijo Strobel." Nuestros hallazgos indican que debido al tamaño de su banda prohibida, El germanio ST12 puede ser un mejor material para la tecnología de detección e imagen infrarroja que la forma cúbica de diamante del elemento que ya se utiliza para estos fines ".