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我國科學(xué)家在國際上首次實現(xiàn)大面積二維金屬材料制備

4個月前 來源:中國科技網(wǎng) 觀看:50

在我國神話里,哪吒用蓮藕“重塑肉身”的故事家喻戶曉。有趣的是,中國科學(xué)院物理研究所的科研團隊,最近也完成了一項類似的“造物”壯舉。他們成功為金屬“重塑金身”,在國際上首次實現(xiàn)大面積二維金屬材料制備,創(chuàng)造出單原子層超薄金屬,其厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一,有望開創(chuàng)二維金屬研究新領(lǐng)域。相關(guān)研究成果13日在線發(fā)表于《自然》雜志。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

2004年單層石墨烯發(fā)現(xiàn)以來,二維材料極大地顛覆了人類對材料的原有認知,并引領(lǐng)了凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)等領(lǐng)域的系列突破性進展,開創(chuàng)了基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新的二維新紀元。在過去二十年中,二維材料家族迅速擴大,目前實驗可獲得的二維材料達數(shù)百種,理論預(yù)測的更是近2000種。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

現(xiàn)有的二維材料都像千層餅,其三維母體材料原本是由層層疊加的結(jié)構(gòu)組成,科學(xué)家只要像撕便簽紙一樣就能剝離出完美單層。但現(xiàn)實中有超過97.5%的材料,比如金屬,都是“壓縮餅干”結(jié)構(gòu)——每個原子都像被強力膠水360度黏死,想從中撕出完整單層比登天還難。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

為從“壓縮餅干”里剝出完美單層,中國科學(xué)院物理研究所張廣宇研究員帶領(lǐng)團隊,發(fā)展了原子級制造的范德華擠壓技術(shù),通過將金屬熔化并利用單層二硫化鉬作為范德華壓砧擠壓,成功實現(xiàn)原子極限厚度下各種二維金屬的普適制備。這些二維金屬的厚度僅僅是一張A4紙的百萬分之一,是一根頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一。想象一下,把三米見方的金屬塊壓成這種二維金屬,其面積能鋪滿整個北京。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

“盡管過去實驗中觀察到了一些非常薄的金屬材料,但其橫向尺寸面積很小,一般小于100納米,從納米材料的定義來看,這些材料應(yīng)該算零維材料,而不是二維材料。同時,以前制備的薄層金屬和襯底有非常強的化學(xué)鍵相互作用,不能算嚴格意義上的本征二維材料。”論文共同通訊作者張廣宇說,本研究首次實現(xiàn)大面積二維金屬材料的制備。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

對此,國際審稿人一致給予了高度評價,認為該工作“開創(chuàng)了二維金屬這一重要研究領(lǐng)域”“代表二維材料研究領(lǐng)域的一個重大進展”。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

“就像三維金屬引領(lǐng)了人類文明的銅器、青銅和鐵器時代,原子極限厚度的二維金屬,有望帶來超微型低功耗晶體管、高頻器件、透明顯示、超靈敏探測、極致高效催化等眾多領(lǐng)域的技術(shù)革新。”張廣宇說。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

在我國神話里,哪吒用蓮藕“重塑肉身”的故事家喻戶曉。有趣的是,中國科學(xué)院物理研究所的科研團隊,最近也完成了一項類似的“造物”壯舉。他們成功為金屬“重塑金身”,在國際上首次實現(xiàn)大面積二維金屬材料制備,創(chuàng)造出單原子層超薄金屬,其厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一,有望開創(chuàng)二維金屬研究新領(lǐng)域。相關(guān)研究成果13日在線發(fā)表于《自然》雜志。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

2004年單層石墨烯發(fā)現(xiàn)以來,二維材料極大地顛覆了人類對材料的原有認知,并引領(lǐng)了凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)等領(lǐng)域的系列突破性進展,開創(chuàng)了基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新的二維新紀元。在過去二十年中,二維材料家族迅速擴大,目前實驗可獲得的二維材料達數(shù)百種,理論預(yù)測的更是近2000種。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

現(xiàn)有的二維材料都像千層餅,其三維母體材料原本是由層層疊加的結(jié)構(gòu)組成,科學(xué)家只要像撕便簽紙一樣就能剝離出完美單層。但現(xiàn)實中有超過97.5%的材料,比如金屬,都是“壓縮餅干”結(jié)構(gòu)——每個原子都像被強力膠水360度黏死,想從中撕出完整單層比登天還難。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

為從“壓縮餅干”里剝出完美單層,中國科學(xué)院物理研究所張廣宇研究員帶領(lǐng)團隊,發(fā)展了原子級制造的范德華擠壓技術(shù),通過將金屬熔化并利用單層二硫化鉬作為范德華壓砧擠壓,成功實現(xiàn)原子極限厚度下各種二維金屬的普適制備。這些二維金屬的厚度僅僅是一張A4紙的百萬分之一,是一根頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一。想象一下,把三米見方的金屬塊壓成這種二維金屬,其面積能鋪滿整個北京。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

“盡管過去實驗中觀察到了一些非常薄的金屬材料,但其橫向尺寸面積很小,一般小于100納米,從納米材料的定義來看,這些材料應(yīng)該算零維材料,而不是二維材料。同時,以前制備的薄層金屬和襯底有非常強的化學(xué)鍵相互作用,不能算嚴格意義上的本征二維材料。”論文共同通訊作者張廣宇說,本研究首次實現(xiàn)大面積二維金屬材料的制備。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

對此,國際審稿人一致給予了高度評價,認為該工作“開創(chuàng)了二維金屬這一重要研究領(lǐng)域”“代表二維材料研究領(lǐng)域的一個重大進展”。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

“就像三維金屬引領(lǐng)了人類文明的銅器、青銅和鐵器時代,原子極限厚度的二維金屬,有望帶來超微型低功耗晶體管、高頻器件、透明顯示、超靈敏探測、極致高效催化等眾多領(lǐng)域的技術(shù)革新。”張廣宇說。0OG即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

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