中國儲能網(wǎng)訊：記者日前從中科院物理所獲悉，該所高鴻鈞研究組的科研人員首次發(fā)現(xiàn)了制備鉿烯二維蜂窩狀原子晶體的方法，從而向?qū)崿F(xiàn)非碳元素的類石墨烯二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)邁出了重要一步。相關(guān)成果發(fā)表在近期出版的《納米快報》雜志上，并被《自然中國》和《自然—納米技術(shù)》作為研究亮點進行了報道。
據(jù)了解，石墨烯的非凡性質(zhì)根源于其蜂窩狀晶格中的粒子隧穿。近年來，隨著石墨烯研究的興起，人們開始關(guān)注其他新型二維蜂窩狀材料。此前，高鴻鈞研究組在銥（111）襯底上成功制備出硅烯，成為目前國際上報道的制備硅烯的三種方法之一。不過，從現(xiàn)有報道的單層二維蜂窩狀材料來看，它們只是由元素周期表中的p區(qū)元素構(gòu)成的（例如碳、硅）。
過渡元素二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，對于研究過渡元素電子、自旋和催化性質(zhì)具有重要意義。尤其是過渡金屬元素中的鉿是當今半導體科學和技術(shù)中最重要的元素之一，制備出鉿的類石墨烯結(jié)構(gòu)對于未來電子學發(fā)展極其重要。然而，由d電子過渡金屬元素單質(zhì)構(gòu)成的二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)至今未見報道。
此次研究人員通過分子束外延生長方法，獲得了d電子過渡金屬元素的單層平面二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)。實驗觀測結(jié)果表明，在銥（111）基底表面，鉿原子形成了自己的二維蜂窩狀晶格，并且近鄰鉿原子的間距與體狀鉿內(nèi)部的原子間距極其接近。這些結(jié)果突破了二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)由p區(qū)元素構(gòu)成的現(xiàn)狀。
研究人員對實驗結(jié)果進行理論計算與模擬后發(fā)現(xiàn)，這類由元素周期表中d區(qū)元素構(gòu)成的二維晶體材料，其幾何和鍵結(jié)構(gòu)與石墨烯類似，被稱為d電子烯或者金屬烯—鉿烯。這種d電子金屬元素構(gòu)成的二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)，比石墨烯具有更強的自旋軌道耦合，為研究二維體系中新的量子現(xiàn)象和電子行為提供了全新平臺。（來源：中國科學報 閆潔）
