在二维材料中创建完美的边缘

石墨烯等超薄材料预示着纳米科学和技术的一场革命。瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员在Nature Communications 上发表了一项研究，他们提出了一种使用“神奇”化学物质控制二维材料边缘的方法。

博士后研究员 Battulga Munkhbat 说：“我们的方法可以以一种既简单又可扩展的方式，以一种既简单又可扩展的方式来控制边缘，只需使用温和的加热和丰富的环境友好化学品，如过氧化氢，”在查尔姆斯理工大学物理系，该论文的第一作者。

薄如单个原子层的材料被称为二维或二维材料。最著名的例子是石墨烯及其半导体类似物二硫化钼。该领域的未来发展可以受益于研究此类材料固有的一个特殊特性——它们的边缘。控制边缘是一个具有挑战性的科学问题，因为它们与二维材料的主体相比非常不同。例如，在过渡金属二硫属元素化物(称为 TMD，例如上述二硫化钼)中发现的特定类型的边缘可以具有磁性和催化特性。

典型的 TMD 材料的边缘可以存在两种不同的变体，称为锯齿形或扶手椅。这些替代品是如此不同，以至于它们的物理和化学特性完全不同。例如，计算预测锯齿形边缘是金属和铁磁性的，而扶手椅边缘是半导体和非磁性的。与这些物理特性的显着变化类似，人们可以预期锯齿形边缘和扶手椅边缘的化学特性也大不相同。如果是这样，某些化学物质可能会溶解扶手椅边缘，而锯齿形边缘不受影响。

现在，这种神奇的化学物质正是查尔姆斯研究人员所发现的——以普通过氧化氢的形式存在。起初，研究人员对新结果感到非常惊讶。

“不仅是一种类型的边缘比其他类型的边缘占主导地位，而且产生的边缘非常锋利——几乎是原子级别的锋利。这表明‘神奇’化学物质以所谓的自限性方式运作，去除Battulga Munkhbat 说：“逐个原子地去除不需要的材料，最终导致边缘达到原子锐利极限。所得图案遵循原始 TMD 材料的晶体取向，产生美丽的、原子锐利的六边形纳米结构。”

“一个非常迷人的发展”

新方法包括标准自上而下光刻方法与新的各向异性湿蚀刻工艺的组合，因此可以在二维材料中创建完美的边缘。

“这种方法为范德瓦尔斯材料(分层二维材料)开辟了前所未有的新可能性。我们现在可以将边缘物理与二维物理结合在一种材料中。这是一个非常迷人的发展，”Timur Shegai 说，查尔姆斯大学物理系副教授和研究项目负责人。

这些材料和其他相关材料通常会吸引大量研究注意力，因为它们推动了纳米科学和技术的关键进步，潜在应用范围从量子电子学到新型纳米设备。这些希望体现在由查尔姆斯理工大学协调的欧洲有史以来最大的研究计划石墨烯旗舰计划中。

为了将新技术提供给研究实验室和高科技公司，研究人员成立了一家初创公司，提供高质量的原子级锐角 TMD 材料。研究人员还计划进一步开发这些原子级锋利超材料的应用。

标签： 二维材料