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石墨烯“表親”錫烯或已“呱呱落地”

發(fā)布時間: 2015-08-05 08:59:40    來源: 科技日報
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[摘要]美國科學家近日表示,他們研制出了石墨烯的表親——錫原子組成的二維網(wǎng)狀物“錫烯”(Stanene)。理論預測稱,這種材料或能100%導電,研究人員希望盡快證實其優(yōu)異的電學屬性。

  二維材料家族再迎“小鮮肉”一枚。美國科學家近日表示,他們研制出了石墨烯的表親——錫原子組成的二維網(wǎng)狀物“錫烯”(Stanene)。理論預測稱,這種材料或能100%導電,研究人員希望盡快證實其優(yōu)異的電學屬性。不過也有人指出,還需要實驗進一步證實新材料確為錫烯。

  2004年石墨烯的橫空出世,引發(fā)了科學家們對二維材料的廣泛興趣,迄今他們研制出了多種二維材料,包括硅烯、鍺烯等,這些材料大都擁有優(yōu)異的導電性,但從理論上來說,錫烯更勝一籌。

  2013年,斯坦福大學張守晟(音譯)領導的研究團隊發(fā)現(xiàn),單層錫原子組成的錫烯,可能會成為世界上第一種能在常溫下達到100%導電率的超級材料,遠勝過近年來炙手可熱的石墨烯。

  張守晟表示,錫烯或是一種拓撲絕緣體,在這種材料內(nèi),載荷子(如電子)無法到達材料的中心,只能在邊緣自由移動。因此,材料內(nèi)的雜質(zhì)無法阻礙電子的流動,電流不會以熱的形式被浪費,導電率可達100%。這意味著,錫烯或是輸送電流的完美的“高速公路”。

  據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站報道,張守晟團隊制造出錫烯后卻無法證實它確為拓撲絕緣體。他解釋說,他們通過讓錫在真空中氣化,使錫原子漂到由碲化鉍制成的支撐表面上制造出了這種網(wǎng)狀物。盡管碲化鉍表面使二維錫烯晶體得以形成,但也會同錫烯相互作用,表現(xiàn)出不適合拓撲絕緣體的特性。

  德國維爾茨堡大學物理學家拉爾夫˙克萊森認為,現(xiàn)在還不能完全確定新材料就是錫烯。理論認為,二維錫網(wǎng)格應該形成搭扣蜂窩狀結構,原子交替向上彎曲形成有波紋的褶皺,張守晟團隊用掃描隧道顯微鏡只能看到原子向上的褶皺。不過,張守晟團隊堅信他們制造出了搭扣蜂窩狀結構,部分因為褶皺之間的距離符合理論預測。

  克萊森表示,需要通過X射線衍射對網(wǎng)格結構進行直接測量,從而確定新材料正是錫烯而非錫的其他組合。

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