Material: 2- oder 3-dimensional?

Ob etwas als 2-dimensional oder 3-dimensional bezeichnet wird, hängt oft davon ab, ob die dritte Dimension eines Gegenstandes vernachlässigbar ist oder nicht. Ein flaches Blatt Papier kann als zweidimensional bezeichnet werden, obwohl es auch eine 3. Dimension besitzt. Eine Packung Papier mit 500 Blatt wird kaum noch jemand als zweidimensional beschreiben. Ob zwei- oder dreidimensional ist also eine Frage des Verhältnisses der Dimensionen im realen Raum.

Einatomige Schichten wie Graphen, das 2004 erstmals hergestellt werden konnte, bezeichnet die Wissenschaft heute als 2D-Materialien. Graphen lässt sich am einfachsten aus Graphit gewinnen, indem man eine Atomlage mit Klebeband abzieht. Inzwischen lassen sich viele 2D-Materialien auch aus anderen Elementen herstellen. Graphen besteht aus nebeneinander angeordneten Kohlenstoffatomen, die wiederum aus Protonen und Neutronen aufgebaut sind. Die Zweidimensionalität bezieht sich also in erster Linie auf die Anordnung der Atome in einer xy-Ebene. Natürlich haben Atome auch eine dritte Dimension, die bei der Beschreibung einer Atomschicht vernachlässigbar ist.

Während in der wissenschaftlichen Literatur schon viel über 2d-Materialien berichtet wurde, erschien 2023 erstmals die Arbeit „2d-Atome“ des Autors dieses Artikels. Darin beschreibt der Autor die Theorie des schachbrettartigen Aufbaus von 2d-Atomen. Ebenso wie die Atome von 2d-Materialien sind auch die Protonen und Neutronen eines Atoms in einer xy-Ebene angeordnet. Allerdings mit dem Unterschied, dass sich die Protonen und Neutronen in ihrem Verbund direkt berühren, während das bei Atomen in molekularen Atomschichten nicht der Fall ist.

Die Protonen und Neutronen sind dreidimensionale Körper und haben die Form einer abgeflachten Kugel. Es sind schnell gegenläufig rotierende Atombausteine, die an ihren Äquatoren aneinander haften. 2d-Atome sind also vergleichbar wie 2d-Materialien zweidimensional aufgebaut und können daher als „2d-Atome“ bezeichnet werden. Im molekularen Verbund bilden sie Atomlagen, die sich zu dreidimensionalen Kristallen aufschichten.