在2d材质上创造完美的边缘

　　来源:查尔默斯理工大学，2020年10月19日。Original written by Mia Halleröd Palmgren and Joshua Worth.
　　简介:
　　像石墨烯这样的超薄材料预示着纳米科学和技术的革命。研究人员已经在该领域取得了重要进展。在最近的一篇文章中，他们提出了一种使用＂魔法＂化学物质控制二维材料边缘的方法。
　　像石墨烯这样的超薄材料预示着纳米科学和技术的革命。瑞典查尔默斯理工大学的研究人员在该领域取得了重要进展。在最近发表在《自然通讯》上的一篇论文中，他们提出了一种使用＂魔法＂化学物质来控制二维材料边缘的方法。
　　＂我们的方法可以控制边缘——原子,原子的方式既简单又可伸缩的、只使用温和加热与丰富,环境友好的化学物质,如过氧化氢、＂Battulga Munkhbat说,博士后研究员在查尔姆斯理工大学的物理系,和论文的第一作者。
　　只有一层原子那么薄的材料被称为二维材料。最著名的例子是石墨烯和它的半导体类似物二硫化钼。该领域的未来发展可以得益于研究这种材料固有的一个特殊特性——它们的边缘。控制边缘是一个极具挑战性的科学问题，因为它们与二维材料的主体相比非常不同。例如，在过渡金属二卤化物(称为TMD，如前面提到的二硫化钼)中发现的一种特殊类型的边缘可以具有磁性和催化性质。
　　典型的TMD材料有边缘，可以存在两种不同的变体，称为锯齿或扶手椅。这些替代品如此不同，以至于它们的物理和化学性质完全不同。例如，计算表明锯齿状的边缘是金属和铁磁性的，而扶手椅的边缘是半导体和非磁性的。类似于这些物理性质上的显著变化，人们可以预期之形和扶手椅边的化学性质也非常不同。如果是这样的话，有可能是某些化学物质＂溶解＂了扶手椅的边缘，而锯齿状的部分不受影响。
　　现在，这种＂神奇＂的化学物质正是Chalmers的研究人员所发现的——以普通的过氧化氢的形式。一开始，研究人员对这些新结果感到非常惊讶。
　　＂不仅一种边缘占主导地位，而且产生的边缘非常锋利——几乎是原子锋利。＂这表明，这种＂神奇的＂化学物质以一种所谓的自我限制的方式运作，一个原子一个原子地去除不需要的物质，最终导致在原子锐极限处产生边缘。由此产生的图案遵循了原始TMD材料的晶体取向，产生了美丽的、原子锋利的六角形纳米结构，＂Battulga Munkhbat说。
　　＂非常令人着迷的发展＂
　　这种新方法将标准的自顶向下平版印刷方法与新的各向异性湿法蚀刻工艺相结合，从而使在二维材料中创造完美的边缘成为可能。
　　这种方法为范德瓦尔斯材料(层状2D材料)开辟了新的和前所未有的可能性。我们现在可以将边缘物理与二维物理结合在一个单一的材料中。这是一项极其令人着迷的发展，＂查默斯大学物理系副教授、该研究项目负责人Timur Shegai说。
　　这些材料和其他相关材料常常引起重要的研究关注，因为它们使纳米科学和技术取得重要进展，具有从量子电子学到新型纳米器件的潜在应用。这些希望在石墨烯旗舰项目中得到了体现，该项目是欧洲有史以来最大的研究项目，由查尔默斯理工大学协调开展。
　　为了让研究实验室和高科技公司能够使用这项新技术，研究人员成立了一家新公司，提供高质量的原子清晰度TMD材料。研究人员还计划进一步开发这些原子锐利的超颖材料的应用。