研究人员开发了一个新的原子薄2D材料库

新加坡国立大学(NUS)的研究人员使用一种新颖且功能强大的方法对过渡金属二卤化物的成分进行了工程设计，从而创建了一个全新的原子薄的二维(2D)材料库。

原子上薄的材料为探索广泛的有趣物理特性提供了一个平台，并且可以提供许多未来的应用。例如，“过渡金属二卤化硅单分子层”是原子薄的半导体，其经倾斜可带来下一代晶体管，太阳能电池，LED等。

过渡金属二硫化碳单分子层的形式为MX2，其中“ M”为元素周期表过渡区中的金属原子，“ X”为硫属元素原子(例如S，Se或Te)。但是，微调2D过渡金属二卤化钨的成分以制备除标准化合物以外的新材料通常是一项挑战。

现在，由国大化学系的Loh Kian Ping教授和国大材料科学与工程系的Stephen J. Pennycook教授领导的研究团队首次合成并表征了基于原子薄材料的图集在两个过渡金属二卤化物单层之间插入相同的金属原子时。

这种插入称为嵌入，因此研究人员将这个新的库命名为“ ic-2D”，以表示一类材料，其中原子自身“嵌入”到晶体层之间的间隙中。

研究人员的结果发表于2020年5月13日的《自然》杂志上。

创造一种新的原子薄材料

“如果我们将两层过渡金属二氢二硫化锡接合在一起，我们可以看到硫族元素的位置像鸡蛋架一样具有狭缝。另一层金属原子可以像我们将鸡蛋排列在鸡蛋架中一样占据狭缝。这是ic-2D材料的魔力。” Pennycook教授解释说。

这是涉及过渡金属二卤化物的新思路。过去，理论学家曾尝试根据材料中金属和硫属元素原子的传统键合位置预测新特性。但是，当两个金属之间的缝隙中存在相同的金属原子时，他们的理论并未解决这种情况。

因此，研究团队开发了一种通过提供金属原子超过硫族元素的条件来合成新型材料的方法。通过这种方式，研究小组已通过实验发现了10多种不同类型的ic-2D材料，其中一些是铁磁性的。

发现ic-2D材料库

研究小组进行的理论计算表明，研究小组开发的“自嵌入”方法适用于一大类2D分层材料。这意味着有一个新的ic-2D材料库正在等待发现。

“这种用于工程设计各种过渡金属二硫化二锑组成的新方法提供了一种强大的方法，可将分层的2D材料转变为具有铁磁特性的超薄共价键合的ic-2D晶体。该技术有望与大多数材料兼容。生长方法。” Loh教授说，他也是来自国大高级2D材料中心的教授。