石墨烯導致二維錫遵循二維材料，不能完全停止

石墨烯導致二維錫遵循二維材料，不能完全停止
來源：百度贴吧雷竞技 發布時間：2018-12-08 點擊次數：952


石墨烯的另一個(ge) 兄弟出現了：二維亞(ya) 甲基。隨著石墨烯的步伐，一波新的二維平麵材料正在到來。然而，他們(men) 最令人興(xing) 奮的應用來自堆疊的三維設備。

物理學家說，他們(men) 已經成功地生長出錫原子的二維層狀結構。這種材料生長在碲化鉍襯底上，並呈現蜂窩結構。從(cong) 左到右是顯微圖像、俯視圖和剖麵圖。

美國科學家聲稱是第一個(ge) 製備錫（一種由錫原子組成的二維材料）的科學家，但尚未證實它是否具有超高導電性的理論預測。這項研究發表在8月3日的《自然材料》雜誌上。

Sinene是石墨烯的新兄弟，在此之前，包括由矽原子組成的有機矽、由磷原子組成的膦、由鍺原子組成的鍺，甚至由不同的單層原子材料組成的功能材料，這些都是石墨烯的兄弟。

它們(men) 有一個(ge) 共同的名字，二維材料。那麽(me) ，為(wei) 什麽(me) 二維材料成為(wei) 各國實驗室研究的焦點呢它們(men) 的特點是什麽(me) 實際應用前景如何推廣應用的難點在哪裏

隻有幾個(ge) 原子厚度的材料表現出與(yu) 固體(ti) 材料非常不同的性質，即使它們(men) 具有相同的分子組成。即使大塊材料是原始的，如果你把它做成二維形狀，它就會(hui) 展現出一個(ge) 新的世界。複旦大學的TT物理學家說。

碳是典型的例子。2004年，物理學家Andre Geim和Konstantin Novoselov在曼徹斯特大學的一個(ge) 實驗室中首次從(cong) 石墨中分離出石墨烯。具有單原子層厚度的碳片柔軟、透明、比鋼和貝特更強。R比銅導電。它是如此薄以至於(yu) 它可以被稱為(wei) 二維材料。

物理學家很快開始利用這些特性來開發各種應用，從(cong) 柔性屏幕到能量存儲(chu) 。不幸的是，石墨烯已被證明不適合於(yu) 數字電子應用。半導體(ti) 是這種應用的理想材料：半導體(ti) 導電。隻有當電子被一定的熱、光或外加電壓能量激發時，才產(chan) 生電流。所需的能量稱為(wei) 帶隙，帶隙大小隨材料而異，通過調節半導體(ti) 材料的電導率的開閉，就形成了數字世界中的0和1。

盡管如此，Heim和Novocholov成功生產(chan) 石墨烯已經激勵了其他研究人員開始探索具有帶隙的其他二維材料。

雖然石墨烯令人驚歎，但我認為(wei) 除了碳之外，我們(men) 還應該關(guan) 注各種二維材料。所以，就在2008年，在安德拉斯·基斯有機會(hui) 在瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）成立自己的納米電子研究小組之後，他又投票決(jue) 定探索一類隱藏在石墨烯光中的超平麵材料。

這些材料有一個(ge) 很長的名字，過渡金屬二硫化物化合物（TMDC），但是非常簡單的二維結構。

到2010年，Kish的團隊已經成功地製造了第一種單層二硫化鉬（MoS2）晶體(ti) 管，並預測該晶體(ti) 管有一天將發展成小型、低壓的柔性電子設備，這意味著它們(men) 將比傳(chuan) 統的矽晶體(ti) 管消耗更少的能量。半導體(ti) 不是唯一的優(you) 勢。研究表明，MoS2能有效地吸收和發射光，在太陽能電池和光電探測器中具有廣闊的應用前景。

在短短的幾年裏，世界各地的實驗室都加入了對二維材料的探索。第一，第二，第三，然後突然變成了二維材料的世界。Kish說。關(guan) 於(yu) 二維TMDC的論文數量從(cong) 2008年的幾篇增加到了每篇六篇。一天。

物理學家認為(wei) ，可能有大約500種二維材料，不僅(jin) 是石墨烯和TMDC，還有單層金屬氧化物和元素材料，如矽和磷。在都柏林的T三一學院，你當然可以找到一個(ge) 。

當研究人員關(guan) 注TMDC時，理論家們(men) 正在尋找其他可以設計成二維結構的材料。一個(ge) 顯而易見的選擇是矽：在元素周期表中，矽正好位於(yu) 碳的下麵，類似於(yu) 碳鍵合，具有自然帶隙，以及w。在電子工業(ye) 中應用非常廣泛。

不幸的是，理論預測表明，這種二維矽片在空氣中是高度活性和高度不穩定的。它也不能像其他二維材料那樣通過撕裂晶體(ti) 來製備：天然矽隻有類似於(yu) 金剛石的三維形貌，沒有層狀結構，如石墨。

人們(men) 說這是瘋狂的，不可能的。法國第九馬賽大學的物理學家蓋伊·勒萊說。然而，勒萊，這位在矽上生長金屬的多年研究員，意識到通過反過來，一種製造矽的方法，獲得了原子厚度的矽。2012年，他成功地製備了矽烷：矽烷層生長在銀上，它們(men) 的原子結構顯示出完美的二維特征。

受到這一成就的鼓舞，勒賴和其他研究人員開始從(cong) 元素周期表中的碳基下移動。去年，他用類似的技術展示了在金襯底上生長的鍺原子，鍺的二維網絡。

科學家的下一個(ge) 目標是亞(ya) 錫。錫應該比矽和鍺具有更大的帶隙，因此它們(men) 的器件可以在更高的溫度和電壓下工作。此外，科學家們(men) 預測錫中的電荷傳(chuan) 輸隻發生在它的外邊緣，因此它將具有超高的帶隙。H電導率

研究人員也在探索元素周期表的其他部分。去年，由普渡大學的葉培德帶領的張元波的研究小組和另一個(ge) 研究小組從(cong) 黑磷中剝離出二維層狀結構。和石墨烯一樣，磷烯能快速傳(chuan) 導電子，與(yu) 石墨烯不同具有天然的帶隙，比矽酮更穩定。

磷正迅速上升。在2013年的美國物理學會(hui) 會(hui) 議上，它隻是張元波研究小組成員報告的主題；到2015年，會(hui) 議將有三個(ge) 分支專(zhuan) 門討論磷。然而，與(yu) 其他純元素二維材料相比，磷。ne與(yu) 氧氣和水有很強的反應性。如果你想讓它持續幾個(ge) 小時以上，你需要把它夾在其它材料層之間。由於(yu) 這種固有的不穩定性，很難用烯烴材料製成器件；Le Lai估計大約80%的相關(guan) a網格仍然處於(yu) 理論階段。

盡管如此，張元波和葉培德還是成功地製造了磷光烯晶體(ti) 管。今年，第一台矽氧烷晶體(ti) 管問世，雖然隻持續了幾分鍾。然而，樂(le) 來對這些問題並非不可克服表示樂(le) 觀。他指出，兩(liang) 年前，海姆和其他人物理學家還聲稱，現有的技術不能生產(chan) 矽晶體(ti) 管。所以預測未來往往是危險的。樂(le) 來開玩笑說。

基什說，每一種材料都像樂(le) 高的積木。如果你把它們(men) 放在一起，你就可以建造一些新的東(dong) 西。

二維材料最令人興(xing) 奮的前沿之一是將它們(men) 堆疊成仍然很薄但確實是三維的結構。可以製造，這將創造以前聞所未聞的設備。

Kish說，與(yu) 其試圖尋找一種材料並說它是最好的，不如將它們(men) 以某種方式組合起來，以便它們(men) 能夠利用它們(men) 的不同優(you) 勢。這意味著我們(men) 可以堆疊不同二維材料的組分，從(cong) 而製造小型、致密的三維。電路。

今年2月，Novoschlov和他的團隊顛倒了太陽能電池的概念，設計了一個(ge) 以石墨烯為(wei) 電極，二硫化鉬（MoS2）和其他TMDC材料的發光二極管。通過選擇不同的TMDC，他們(men) 還可以控製光子釋放的波長。

意大利國家納米科學公司（NEST）的物理學家馬可·波利尼（Marco Polini）說，甚至石墨烯也可以從(cong) 其他二維材料中得到推廣。他的團隊一直在研究將石墨烯夾在二維層狀絕緣體(ti) ——氮化硼（BN）之間的器件。ce，石墨烯層可以壓縮光束並為(wei) 光束提供通道，這比石墨烯夾在塊狀材料之間的器件要好得多。原則上，這意味著可以用光子而不是電子在芯片之間傳(chuan) 送信息，而電子可以製造芯片。Polini說，溝通速度更快，效率更高。

瑞典Charms Polytechnic大學的物理學家Jari Kinaret說，目前二維材料領域的繁榮讓人想起了2005年石墨烯的熱潮。他是歐盟石墨烯旗艦項目的負責人，該項目也研究其他二維材料。

但是Kinalet警告說，要真正評估這些材料的潛力還需要20年。Kinarett說，對二維材料的初步研究主要集中於(yu) 它們(men) 的電學性質，因為(wei) 它們(men) 更接近物理學家的起源，但我認為(wei) 這是所謂的ed應用程序，即使有一天實現，也更可能位於(yu) 完全不可預測的區域中。

在實驗室中性能良好的材料並不總是能達到實際應用。二維材料麵臨(lin) 的主要問題之一是如何廉價(jia) 地製備均勻無缺陷的二維薄層。由於(yu) 需要將天然存在的白磷置於(yu) 超高壓下，黑色磷塊體(ti) 材料的製備也非常昂貴。目前，還沒有人生長出單層二維材料。完美地從(cong) 頭開始，更不用說物理學家認為(wei) 有前途的分層結構了。

華盛頓大學的物理學家徐曉東(dong) 說，製備異質結構需要很長時間。準備過程如何加速或自動化還有很多工作要做。

這些實際問題可能使二維材料無法實現其所期望的前景。已經出現了許多這樣的熱潮，但結果是曇花一現。但我認為(wei) ，鑒於(yu) 現有二維材料的數量眾(zhong) 多且性質豐(feng) 富，我們(men) 應該能夠確保同時，這個(ge) 領域正在擴大。科爾曼說，砷，一種分子量比磷烯大的同源兄弟，已經進入了研究人員的想象。

隨著人們(men) 朝著新的方向前進，他們(men) 將發現更多具有優(you) 良性能的新材料。科爾曼說，也許最令人興(xing) 奮的二維材料還沒有準備好。

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