石墨烯目前在工程領域的奇蹟材料榜單中名列前茅。這種單層碳原子材料展現出驚人的物理強度和柔韌性，以及獨特的電氣特性。這些特性使得研究人員能夠將其應用於從手機充電器到水過濾器的各種裝置中。但從一個維度來看，它令人失望：石墨烯不是天然的半導體。儘管工程師們正在努力尋找方法來操縱它，使其能夠在電晶體（用於調節電流以驅動電子裝置的裝置）中工作，但他們現在也將目光投向了一種有前景的替代品，它具有類似的結構：一種單層黑磷原子，稱為磷烯。
在高壓下，磷會變成黑磷，這是一種大約一個世紀前發現的具有超導特性的材料。最近，在2014年，普渡大學的一個研究團隊分離出了僅有一層黑磷原子。從那時起，該領域的其他人也開始研究磷烯。僅今年一年，以這種二維材料名稱發表的論文就超過了400篇。
麥吉爾大學專門研究二維材料的托馬斯·斯科佩克說，人們對磷烯取代電子產品中效率較低的材料的潛力感到興奮。他說，黑磷是一種“真正的半導體”，這意味著它的導電性可以被開啟和關閉。由於這種特性，工程師可以修改流經磷烯的能量大小，跨越多個數量級。這種控制最大限度地減少了電流洩漏，這可能使電晶體更接近完美效率。傳統的電晶體，通常由矽製成，其效率比熱力學極限低約百萬倍。
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儘管材料科學家對磷烯寄予厚望，但它也確實具有其他會影響其未來在電晶體中使用的特性[見上表]。如果研究人員無法解決這些問題，這種材料可能會有其他用途。由於它不如矽那麼脆，因此可能會出現在柔性電子產品中。而且由於磷會發光，磷烯也可能是雷射器或LED的候選材料。或者它最好的應用可能是在尚未發明的裝置中。“全球範圍內對像磷烯這樣的新型二維材料的興趣正在爆發式增長，這些材料讓我們能夠獲得獨特的效能組合，”斯科佩克說。類似的結構正在等待著它們的聚光燈時刻——鍺烯、矽烯和錫烯都在待命。