Les xènes sont des matériaux monoélémentaires atomiquement fins, qui représentent un nouveau paradigme, tandis que leurs propriétés révolutionnaires peuvent être la clé pour débloquer une large gamme d’applications passionnantes (Fig. 1).
L’article fondateur démontrant la réalisation pionnière du silicène par épitaxie par faisceaux moléculaires sur une surface cristalline d’argent (111)1 a été suivi deux ans plus tard par un second, montrant, de la même manière, la première synthèse du germanène dans des domaines multiphasiques sur un substrat d’or4. Le germanène épitaxial monophasique obtenu en 2018 par la séparation des atomes de Ge sur un mince film d’argent initialement cultivé sur un gabarit Ge(111) a constitué un nouveau progrès et une évolution technique importante5. Corrélativement, le stanène planaire de grande surface a été réalisé sur un alliage de surface Ag2Sn pré-préparé formé sur un substrat Ag(111)6, ce qui a permis en outre – en combinant les approches de dépôt et de ségrégation – d’intégrer le stanène et le germanène dans des hétérostructures planaires uniques7, ce qui est essentiel pour les applications nanoélectroniques (Fig. 2). Enfin, le plombier3, le dernier Xène du groupe 14, a été réalisé sur l’étonnante structure en forme de bulle d’un alliage de surface PbxPd(1-x), le “Nano WaterCube” (Fig. 3).
Tous ces Xènes à structure de bande semi-métallique présentent un certain degré de couplage spin-orbite conduisant à des ouvertures de bande interdite autour des cônes de Dirac, qui augmentent avec leur numéro atomique, ce qui pourrait donner lieu à la réalisation de l’effet Hall de spin quantique ; typiquement, le stanène pourrait permettre la spintronique à température ambiante8.
Malgré les défis importants qui se profilent à l’horizon en cette ère post-graphène, la recherche fondamentale et les révolutions technologiques ouvriront des perspectives passionnantes pour Xenes, non seulement en nanoélectronique et en spintronique, mais aussi dans d’autres domaines envisagés, tels que la photonique, la détection, la thermoélectricité et les systèmes énergétiques9.