发现“魔术”化学品，在2D-Material中制造完美的边缘

时间：2022-05-17 10:25:03 来源：

Chalmers技术大学的研究人员通过使用“魔法”化学 - 过氧化氢来制定一种细化二维材料边缘的方法。

超薄材料如石墨烯在纳米科技和技术中承诺革命。Chalmers Technology大学的研究人员现在已经在该领域进行了重要进展。在最近的自然通信中的纸张中，它们呈现了一种使用魔术化学物质控制二维材料边缘的方法。

“我们的方法使得可以通过易于缩放的方式控制边缘 - 原子，仅使用温和的加热以及诸如过氧化氢的丰富，环保的化学物质，”博士历级研究员Battulga Munkhbat说在Chalmers理工大学物理系，以及本文的第一作者。

作为仅为单个原子层的材料称为二维或2D材料。最着名的例子是石墨烯，以及二硫化钼，其半导体类似物。该领域内的未来发展可以从研究这种材料固有的一个特殊特征 - 他们的边缘。控制边缘是一个具有挑战性的科学问题，因为与2D材料的主体相比，它们与它们相比非常不同。例如，在过渡金属二甲基甲基化物中发现的特定类型的边缘（称为TMD，例如上述钼二硫化钼），可具有磁性和催化性质。

“我们的方法使得可以通过易于缩放的方式控制边缘 - 原子，仅使用温和的加热以及诸如过氧化氢的丰富，环保的化学物质，”博士历级研究员Battulga Munkhbat说在Chalmers理工大学物理系，以及本文的第一作者。

典型的TMD材料具有可以存在于两个不同的变体中的边缘，称为Z字形或扶手椅。这些替代品如此不同，以至于它们的物理和化学性质并不相似。例如，计算预测曲折边缘是金属和铁磁，而扶手椅是半导体和非磁性的。类似于这些物理性质的显着变化，可以预期曲折和扶手椅的化学性质也非常不同。如果是这样，某些化学物质可能会“溶解”扶手椅边缘，同时让曲折不受影响。

现在，这种“魔法”化学品正是追逐研究人员的发现 - 以普通氢过氧化氢的形式。起初，研究人员对新结果完全感到惊讶。

“此方法为van der WALS材料（分层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一个单一材料中的2D物理结合起来。这是一个非常令人迷人的发展，“Chalmers和研究项目领导者物理系副教授Timur Sheai说。

“这不仅仅是一种类型的边缘对其他边缘占主导地位，而且所产生的边缘也极为尖锐 - 几乎是原子尖锐的。这表明“魔法”化学物质以所谓的自限方式操作，除去不需要的材料原子，最终导致原子上敏锐的极限处的边缘。所得到的图案遵循原始TMD材料的晶体取向，产生美丽的原子尖锐的六边形纳米结构，“Battulga Munkhbat说。

“一个非常迷人的发展”

新方法包括具有新的各向异性湿法蚀刻工艺的标准自上式光刻方法的组合，因此可以在二维材料中形成完美的边缘。

“此方法为van der WALS材料（分层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一个单一材料中的2D物理结合起来。这是一个非常令人迷人的发展，“Chalmers和研究项目领导者物理系副教授Timur Sheai说。

这些和其他相关材料往往吸引了显着的研究注意力，因为它们可以在纳米科技和技术中实现至关重要的进步，其中潜在的应用从量子电子设备到新型纳米器件。这些希望在石墨烯旗舰上表现出来，欧洲最大的研究倡议是Chalmers理工大学协调。

为了使新技术可用于研究实验室和高科技公司，研究人员已经创立了一个初创公司，提供优质的原子剧本TMD材料。研究人员还计划进一步开发这些原子上尖锐的超材料的应用。

参考：“过渡金属二硫代甲基二硫代材料与原子精度”由Battulga Munkhbat，Andrew B. Yankovich，Denis G. Baranov，RuggeroVerre，Eva Olsson和Timur O. Shegai，2012年9月14日，Nature Communications.doi：
10.1038 / S41467-020-18428-2

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