石墨烯目前在工程领域的奇迹材料榜单中名列前茅。这种单层碳原子材料展现出惊人的物理强度和柔韧性，以及独特的电气特性。这些特性使得研究人员能够将其应用于从手机充电器到水过滤器的各种设备中。但从一个维度来看，它令人失望：石墨烯不是天然的半导体。尽管工程师们正在努力寻找方法来操纵它，使其能够在晶体管（用于调节电流以驱动电子设备的装置）中工作，但他们现在也将目光投向了一种有前景的替代品，它具有类似的结构：一种单层黑磷原子，称为磷烯。
在高压下，磷会变成黑磷，这是一种大约一个世纪前发现的具有超导特性的材料。最近，在2014年，普渡大学的一个研究团队分离出了仅有一层黑磷原子。从那时起，该领域的其他人也开始研究磷烯。仅今年一年，以这种二维材料名称发表的论文就超过了400篇。
麦吉尔大学专门研究二维材料的托马斯·斯科佩克说，人们对磷烯取代电子产品中效率较低的材料的潜力感到兴奋。他说，黑磷是一种“真正的半导体”，这意味着它的导电性可以被打开和关闭。由于这种特性，工程师可以修改流经磷烯的能量大小，跨越多个数量级。这种控制最大限度地减少了电流泄漏，这可能使晶体管更接近完美效率。传统的晶体管，通常由硅制成，其效率比热力学极限低约百万倍。
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尽管材料科学家对磷烯寄予厚望，但它也确实具有其他会影响其未来在晶体管中使用的特性[见上表]。如果研究人员无法解决这些问题，这种材料可能会有其他用途。由于它不如硅那么脆，因此可能会出现在柔性电子产品中。而且由于磷会发光，磷烯也可能是激光器或LED的候选材料。或者它最好的应用可能是在尚未发明的设备中。“全球范围内对像磷烯这样的新型二维材料的兴趣正在爆发式增长，这些材料让我们能够获得独特的性能组合，”斯科佩克说。类似的结构正在等待着它们的聚光灯时刻——锗烯、硅烯和锡烯都在待命。