单层原子晶体分子超晶格

对于具有特殊性质的材料，光电子学和半导体物理学界一直在寻找。亚博网站下载载流子迁移率——半导体传导带电粒子电流的能力及其对电场的响应——是至关重要的。yabo214这些材料研究的关键部分是可调带隙:换句话说，改变物质的材料结构，从而改变其导带和价带之间的能量的能力。亚博网站下载

如果你的设备被用作LED，这决定了它产生的光的频率。如果你的设备被用作太阳能电池板，它会决定它能吸收太阳光线的频率。由于这个原因，可调谐的带隙将允许led跨越可见光谱，以及更适应太阳光线的太阳能电池板，因此更有效率。

二维材亚博网站下载料，以其独特的电子特性，已经证明了寻找具有这些有用特性的材料的肥沃土壤——关键是——可能是廉价和容易制造的材料。2014年，黑磷(BP)作为一种候选材料被重新发现，它具有可调谐的带隙和良好的载流子迁移率。然而，到目前为止，要获得这种物质的单层——磷酸——仍有很大的困难，这意味着研究人员仅限于研究这种材料的多层薄片。由于层间的相互作用，这些多层薄片具有不同的性能，因此不能理想地证实理论预测的性能。

在《自然》杂志上发表的一篇论文中，来自加州大学洛杉矶分校、德克萨斯大学和美国加州理工大学、中国湖南大学和合肥国家实验室以及沙特阿拉伯国王萨德大学的三个国家的研究小组合作研究了磷烯的性质。他们已经用一种新的技术完成了这项工作，这种技术涉及到分子层间的相互作用，即在磷烯晶体的单层之间滑动分子层。这些交替层形成了一种新的合成结构，研究人员称之为“单层原子晶体分子超晶格”或MACMS。

基于探索单分子膜的固有性质，我们开发了这种通用的电化学分子插层溶液来合成独特的单分子膜原子晶体分子超晶格（MACMS）。

更有趣的是，我们意识到这种独特的MACMS平台通常可以应用于广泛的二维原子晶体（2DAC）以及几乎无限的功能分子选择，以定制和驯服2DAC的特性。

王博士-加州大学洛杉矶分校

在过去创造单层膜时，有三种传统方法。一种是费力的“去角质”(exfoliation)方法，就像它的名字一样;试图从更大的结构中刮出单层膜。这就产生了难以复制的结构，而且产量很低。或者，你可以尝试用化学气相沉积在基材上“建立”一个单层;这种方法对某些物质很有效，但随着你想要研究的晶格的复杂性增加，这种方法就变得越来越困难。

通过夹层分离单层——在研究中，他们使用了十六烷基三甲基溴化铵——科学家们可以两全其美。现在，磷烯层间的分离度是黑磷的两倍多；实际上，磷烯层彼此隔离，因此相互作用不会影响他们想要研究的磷烯晶格的电子性质。

这项研究可能会产生超出最初计划的影响。该团队能够制造晶体管器件并测量磷的电子特性——但在这个过程中，他们构建MACMS的新方法被证明高度适用于其他二维原子晶体。

作为论文的一部分，研究小组证明了这一点二维原子晶体，如二硫化钼和二硒化钨，可以与不同大小和对称性的季铵分子插入，以产生具有定制的分子结构、层间距离、相组成、电子和光学性质的广泛类别的超晶格。

王博士评论道，“我们相信，这个多功能的MACMS平台和人工超晶格的电子/光学/磁性特性将推动2dac研究领域达到一个新的水平。”

除了可以使用MACMS研究的材料的设备应用之外，还有基础物理研究的潜力。亚博网站下载量子凝聚态理论是当前理论物理学的一个热点;该团队很清楚MACMS在该理论测试中的潜在用途。

王健林在一篇描述这一成就的博文中写道:“[这种材料平台可以用于基础物理研究]，例如与传统的Dirac半金属行为黑磷相比，费米相和能带结构变化导致的压力下拓扑转变，或低温量子传输研究及其与晶格对称的关系。”

缩略图像信用：1000像素/shutterstock

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